BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 AIR
Air merupakan kebutuhan yang sangat vital bagi kehidupan manusia. Karena itu jika kebutuhan akan air tersebut belum tercukupi maka dapat memberikan dampak yang besar terhadap kerawanan kesehatan maupun sosial. Pengadaan air bersih di Indonesia khususnya untuk skala yang besar masih terpusat di daerah perkotaan, dan dikelola oleh Perusahan Air Minum (PAM) kota yang bersangkutan. Namun demikian secara nasional jumlahnya masih belum mencukupi dan dapat dikatakan relatif kecil yakni 16,08 % (1995). Untuk daerah yang belum mendapatkan pelayanan air bersih dari PAM umumnya mereka menggunakan air tanah (sumur), air sungai, air hujan, air sumber (mata air) dan lainnya.
Air bersih merupakan salah satu kebutuhan yang sangat mendasar bagi manusia
karena diperlukan terus-menerus dalam kegiatan sehari-harinya untuk bertahan hidup.
Oleh karena itu, manusia memerlukan sumber air bersih yang diperoleh dari air tanah
dan air permukaan. Namun tidak semua air baku dapat digunakan manusia untuk
memenuhi kebutuhan air minum, hanya air baku yang memenuhi persyaratan kualitas
air minum yang dapat digunakan untuk air minum.
Di alam terdapat tiga macam sumber air yaitu: air hujan, air dalam tanah, air dipermukaan,
a. Air Hujan
Bagi daerah yang tidak memiliki sumber air atau hanya memiliki sedikit sumber air tanah maupun sumber air permukaan, maka air hujan merupakan sumber air yang sangat penting. Air hujan dapat dipercaya kemurniannya karena sudah memenuhi syarat-syarat bakteriologi, fisik, dan kimia. Air hujan yang sudah terkumpul 2-3 hari kemurniannya tidak terjamin lagi.
b. Air Dalam Tanah
Air tanah merupakan sumber air dalam bentuk mata air. Air ini berasal dari kulit bumi yang telah mengalami penyaringan oleh lapisan tanah. Air dalam tanah ini dua macam mata air yaitu : mata air arthesis dan mata air biasa.
- Mata air Arthesis
Airnya berasal dari lapisan kulit bumi (tanah) dalam, tidak dipengaruhi oleh musim hujan, musim kemarau serta musim lainnya.
- Mata Air Biasa
keluar banyak sebaliknya pada musim kemarau sedikit kadang-kadang menjadi kering.
c. Air Permukaan
Umumnya air permukaan sudah mengalami pencemaran, sedangkan derajat pencemarannya tergantung kepada lokasi daerahnya. Sumber air permukaan ini dapat berupa sungai, danau, air saluran irigasi (Alaerts, 1984).
2.1.2 Kualitas Air
Semua air yang terdapat dalam alam ini secara garis besar padat dipergunakan untuk kebutuhan sehari-hari, namun bila ingin dipergunakan sebagan air konsumsi sudah seharusnnya dan selayaknyalah air tersebut memenuhi beberapa kriteria yang pada akhirnya membuat air tersebut layak dikonsumsi oleh manusia.
a. Karakteristik fisik
Karekteristik air ditinjau dari secara fisik biasanya kritetia air yang sangat mudah dipenuhi karena penentuan karekteristik ini hanya dengan kasat mata dan lang sung dapat dinilai hasilnya. Adapun beberapa kriteria karakteristik air secara fisik antara lain
• Air tidak berwarna
• Air tidak berasa
• Air tidak berbau
• Tidak mengandung zat padatan
• Suhu air hendaknya dibawah sela udara (sejuk kira-kira 250 C) b. Karakteristik Kimia
Pada karekteristik kimia air harus memiliki kualitas yang lebih dari hanya sebuah karakter fikis semata, sebab dengan adanya karakter kimia ini air sudah memenuhi konsumsi walau tidak secara penuh. Karakter kimia ini bisanya dilihat dari kandungan-kandungan zat kimia yang terdapat dalam air teresebut yang akan mengganggu metabolism bila dikonsumsi lebih diantaranya adalah
• Tidak boleh mengandung racun, zat-zat mineral atau zat-zat kimia tertentu dalam jumlah melampaui batas yang telah ditentukan
• pH normal
• Kesadahan rendah c. Karakteristik Biologi
Karakteristik yang terakhir dalam penentuan air dapat layak konsumsi adalah karakteristik bioligi yang merupakan karakter yang sudah mempertimbangkan kandungan mikrooeganisme yang terdapat dalam air tersebut. Karakter ini sangat mempengaruhi kelayakan air.
• Air tidak mengandung bakteri-bakteri pathogen
• Tidak mengandung bakteri-bakteri golongan Coli melebihi batas-batas yang telah ditentukannya yaitu 1 Coli/100 ml air.
tersebut dapat mengganggu kesehatan ataupun juga mempengaruhi metabolisme manusia.
2.1.3 Parameter air
Air yang diperuntukkan kepada kebutukan konsumsi manusia harus memiliki sejumlah batasan-batasan yang harus diikuti agar air tersebut tidak merusak tubuh atau menimbulkan penyakit pada konsumen yang mengkonsumsi air tersebut. Untuk itu maka ditentukan beberapa parameter dasar agar air yang akan dikonsumsi memberikan manfaat bagi tubuh karena jumlah persen air dalam tubuh yang sangat besar yang dapat terganggu dengan kualitas air yang tidak baik. Beberapa paremeter penentu kualitas air antara lain:
a. Derajat keasaman (pH) air
ion-ion H+ atau dengan bahan celup penunjuk warna, misalnya metil orange atau phenolphtalein (Linsley, K.Ray, 1986).
b. Kesadahan
Kesadahan digunakan untuk menunjukkan kandungan garam kalsium dan magnesium yang terlarut, dinyatakan sebagai ekuivalen ( setara) kalsium karbonat, kesadahan air dapat dibagi atas dua kelompok: karbonat dan nonkarbonat, atau kesadahan sementara (temporary) dan kesadahan permanen (kekal) . Tingkat kesadahan sementara biasanya dapat diturunkan dengan pemanasan, untuk menurunkan kesadahan permanen disebabkan oleh sulfat dan klorida kalsium dan magnesium. Unsur-unsur kesadahan (seperti Mg, Ca dan lain-lain) menyebabkan erosi pada sudu-sudu turbin. Dengan demikian diperlukan proses pelunakan air, yaitu demineralisasi dan softener untuk menghilangkan unsur-unsur perusak tersebut ( Effendi, 2003).
Tabael 2.1 Kesadahan Air
Kelas 1 2 3 4
Kesadahan,mg/lt 0-55 56-100 101-200 201-500
Derajat
kesadahan Lunak Sedikit lunak Moderat sadah Sangat sadah
c. Alkalinitas
kesadahan suatu air semakin sulit air membuih. Penggunaan air untuk ketel selalu diupayakan air yang mempunyai kesadahan rendah karena zat tersebut dalam konsentrasi tinggi menimbulkan terjadinya kerak pada dinding dalam ketel maupun pada pipa pendingin. Alkalinitas dalam proses pengaolahan air untuk control langsung terhadap korosi dan control tidak langsung terhadap
deposit, sebagai contoh nilai-nilai penentuan ini dapat dipakai unuk menghitung
banyaknya alkali yang ditambahkan pada air asam, untuk mengurangi agresif atau
banyaknya Ca(OH)2 dan Na2CO3 yang dipakai dalam proses pengolahan air.
Alkalinitas berhubungan dengan pH air, Alkalinitas tidak besar berarti pH air
tinggi dan sebaliknya. Untuk itu alkalinitas air ketel harus diatur sedemikian rupa
sehingga pH air tidak air tidak terlalu rendah dan terlalu tinggi. Karena pada pH
rendah akan terjadi korosi dan pada pH tinggi akan terjadi buih. Dibawah ini
diberikan batas alkalinitas air ketel berdasarkan tekanan uap.
Tabel 2.2 Batas Akalinitas air pada ketel dengen tekenan uap di PT. CCAI
Tekanan (Psi)
Alkalinitas total, sebagai CaCo2 (ppm)
Minimum Maksimum
0-300 200 700
301-450 160 600
451-600 120 500
601-750 120 400
751-900 120 300
Klorida banyak dijumpai dalam pabrik industri kaustik soda. Bahan ini berasal dari proses elektrolisa, penjernihan garam dan lain-lain. Klorida merupakan zat terlarut dan tidak mudah menyerap. Sebagai klor bebas berfungsi desinfetans, tapi dalam bentuk ion yang bersenyawa dengan ion natrium menyebabkan air menjadi asin dan merusak pipa-pipa instalasi.
e. Sulfit
Sulfat dalam jumlah besar akan menaikkan keasaman air. Ion sulfat dapat terjadi secara proses alamiah. Sulfur dioksida dibutuhkan pada sintesa. Pada industri kaustik soda ion sulfat terdapat sewaktu pemurnian garam. Ion sulfat oleh bakteri direduksi menjadi sulfida pada kondisi anaerob dan selanjutnya sulfida diubah menjadi hidrogen sulfida. Dalam suasana anaerob hidrogen sulfida teroksidasi secara bakteriologis menjadi sulfida. Dalam bentuk H2S
bersifat racun dan berbau busuk. Pada proses digester lumpur H2S yang
bercampur dengan metana CH4 dan CO2 akan bersifat korosif.
f. Total Dissolved Solid (TDS)
Total dissolved Solid ialah jumlah keseluruhan zat yang larut dalam air, yang dimasukkan dalam kelompok ini ialah mineral dan garam-garam yang terlarut dalam air, zat tersebut berbentuk koloid.
g. Silika
pada silika kadang-kadang menghasilkan lumpur, yang lengket pada boiler dengan tekanan rendah perlakuannya menggunakan posfat.
Tabel 2.3. Konsentrasi Silika Pada Air Boiler
Konsentrasi Silika mg/L
Tekanan lb/in2 gage Rekomendasi Diperoleh
0-300 150 150
301-450 90 90
451-600 40 55
601-750 30 35
751-900 20 20
901-1000 8 15
2.2. Pengolahan Air
Zat-zat pencemar didalam air dapat dihilangkan dengan melakukan metode pengolahan secara fisik maupun secara kimiawi.
2.2.1. Metode pengolahan fisik.
Dalam operasi ini yang sering dilakukan flokulasi, sedimentasi dan filtrasi. a. Flokulasi
ukuran flok ini ditambahkan bahan-bahan pengental kedalam air yang mengandung kekeruhan. Untuk membentuk kumpulan partikel yang mengendap ini dilakukan pengadukan cepat selama 20-30 menit yang akan menyebabkan pertumbuhan partikel kecil yang selanjutnya akan membentuk ukuran partikel yang lebih besar.
b. Sedimentasi
Sedimentasi adalah salah satu cara penjernihan air, dimana air dilewatkan pada suatu bak, dalam jangka waktu tertentu. Bila penampung bak tersebut besar maka air mengalir pelan-pelan (kecepatan rendah) sehingga berat jenisnya lebih berat dari sekelilingnya.
c. Filtrasi
Filtrasi adalah suatu cara penjernihan air dengan cara penyaringan. Filter biasanya terdiri dari berbagai lapisan pasir dan batu-batuan dengan diameter yang bervariasi dari yang sangat halus hingga yang terkasar. Air akan mengalir melalui filter sedangkan partikel-partikel yang tersuspensi didalamnya akan melekat pada butiran pasir. Hal ini akan memperkecil ukuran celah-celah yang dapat dilalui air dan akan dapat mengurangi daya penyaringan. Maka untuk mengaktifkan kembali filter harus dicuci kembali yaitu dengan membuang bahan-bahan yang akan melekat ini diperlukan pembilasan dengan arah aliran pembilas berlawanan dengan arah aliran air yang akan disaring. Pembilasan ini dinamakan backwash.
Aerasi adalah suatu bentuk perpindahan gas dan dipergunakan dalam berbagai variasi operasi, meliputi sebagai berikut : tambahan oksigen untuk mengoksidasikan besi dan mangan terlarut, pembuangan karbon dioksida, pembuangan hidrogen sulfida untuk menghilangkan bau dan rasa, serta pembuangan minyak yang mudah menguap dan bahan-bahan penyebab bau dan rasa serupa yang dikeluarkan oleh ganggang serta mikro-organisme yang serupa.
Tabel 2.4 Operasi dan proses satuan serta penerapannya dalam pemurnian air. Operasi dan
Proses
Penerapan
Operasi satuan penyaringan
Saringan kasar dipergunakan untuk melindungi pompa terhadap bahan-bahan mengambang
Saringan mikro Dipergunakan untuk menyaring pencemar-pencemar halus seperti gangang, dan sebagainya.
Aerasi Dipergunakan untuk menambah tau membuang gas-gas kurang atau sangat jenuh dalam kandungan air.
Pencampuran Dipergunakan untuk mencampur bahan-bahan kimia dan gas yang mungkin diperlukan untuk pengolahan.
Flokulasi Penciptaan gradien kecepatan dengan pencampuran yang lembut untuk meningkatkan pengumpulan partikel-partikel.
Pengendapan Dipergunakan untuk membuang partikel-partikel seperti lanau dan pasir atau bahan flokulasi yang terapung.
Filtrasi Dipergunakan untuk menyaring bahan-bahan padat sisa yang tetap berada didalam air setelah pengendapan.
penggumpalan partikel-partikel dalam proses flokulasi. Disinfeksi Dipergunakan membunuh organisme-organisme patogen yang
mungkin ada dalam air alamiah.
Presipitasi
Pembuangan jenis-jenis ionik terlarut seperti kalsium dan magnesium (kesadahan) dengan menambahakan bahan-bahan kimia.
Pertukaran ion Dipergunakan untuk pembuangan selektif atau sepenuhnya ion-ion anion dan kation terlarut di dalam larutan.
Adsorpsi Dipergunakan untuk pembuangan berbagai senyawa organik misalnya yang menyebabkan warna, rasa dan bau.
Oksidasi Kimia Dipergunakan untuk oksidasi berbagai senyawa yang bisa didapatkan dalam air.
2.2.2. Metode Pengolahan Kimiawi a. Koagulasi
Koagulasi adalah suatu mekanisme dimana partikel-partikel koloid yang bermuatan negatif akan dinetralkan, sehingga muatan yang netral tersebut saling mendekat dan menempel satu sama lain, dan membentuk mikro flok, Untuk menambah besarnya ukuran koloid dapat dilakukan dengan jalan reaksi kimia diikuti dengan penggumpalan atau dengan cara penyerapan.
Partikel koloid memiliki ukuran lebih kecil dari suatu mikro akan menimbulkan sifat-sifat yang berbeda, karena kecilnya ukuran partikel maka luas permukaan tiap satuan massa akan semakin besar.
menambahkan asam atau basa. Apabila hal ini tidak dilakukan, maka pengendapan oleh koagulan tidak sempurna disampingkan kemungkinan adanya tertinggal sisa aluminium dan besi tersebut dalam air yang telah dijernihkan.
b. Desinfeksi
Bermacam-macam zat kimia yang sering dipergunakan dan proses fisik seperti penyinaran dengan ultraviolet, pemanasan dalam proses desinfeksi air. Zat kimia yang sering digunakan adalah chlor, karena harganya murah dan masih mempunyai daya desinfeksi sampai beberapa jam (Benjamin, 2005).
2.3. Proses Pengolahan Air Produk (Treated Water)
Air merupakan salah satu bahan baku utama dalam pembuatan minuman pada PT.Coca Cola Amatil Indonesia (CCAI) Unit Medan. Proses pengolahan air dibagi menjadi 2 jenis, yaitu proses pengolahan treated water dan soft water.
Treated water memakai deep well 3 dengan kedalaman 250-255 meter yang
digunakan untuk produksi, laboratorium, keperluan air kantin dan kantor. Sedangkan soft water memakai deep well 5 dengan kedalaman 125-150 meter yang digunakan untuk keperluan MCK (mandi, cuci, kakus), pencucian tangki dan proses pencucian botol (bottle washer).
Air dari sumur bor diambil dengan pompa.Air dari sumur bor sebelum masuk ke degasifier, diinjeksikan dengan H2S04 3,5-4%. Air yang telah diinjeksi ini
akan memiliki pH sekitar 4-5, disini terjadi penurunan alkalinitas air. Asam sulfat yang bersifat sebagai oksidator mengoksidasikan ion-ion ferro menjadi ferri.
b. Degasifier
Dalam degasifier, air akan dicurahkan dan melewati strainer sehingga menjadi aliran yang terbagi rata dalam curahan-curahan air yang kecil. Pada saat kondisi dicurahkan terbentuk oleh saringan dan dengan udara air dari blower, gas –gas yang terlarut dalam akan terlepas ke udara menjadi gas CO2 . Gas
CO2 ini akan terbuang ke lingkungan melewati ventilasi bagian atas degasifier.
Setelah air melalui degasifier dan sebelum masuk ke reaktor,terlebih dahulu dinetralkan pH nya dengan kapur kemudian diinjeksikan dengan Poly Aluminium Chlorida (PAC) sehingga produk pembentukan flok akan sempurna.
c. Flokulator (tangki pengendapan )
d. Sand Filter (Saringan Pasir)
Air yang masih terklorinasi akan dilewatkan ke saringan pasir (sand filter) untuk pengurangan/penghilangan partikel atau flok yang terikat.
e. Storage Tank (Tangki Penyimpanan)
Merupakan tempat penampungan air yang akan dipakai untuk air produksi. f. Hidrophone Tank ( Tangki bertekanan)
Air yang telah mengalami pengolahan akan ditransfer ke tangki cadangan (buffer tank) dibagian dengan wilayah produksi dengan menggunakan tangki bertekanan (hydrophone tank). Sebelum ditampung dalam buffer tank, air diinjeksi dengan klorin hingga diperoleh kandungan residu klorin sebesar 1-3 ppm.
g. Buffer Tank (Tangki cadangan )
Tempat cadangan air ini yang waktu tinggalnya minimal 2 jam untuk memastikan kerja efektif dari kaporit untuk membunuh bakteri dan dari tangki cadangan (buffer tank) ini dengan produksi didistribusikan ketiga bagian yaitu langsung untuk produk karbonasi dan frestea pembuatan sirup.
h. Carbon filter ( Saringan Karbon)
Semua air yang digunakan untuk produk karbonasi dan pembuatan frestea, selalu harus melalui tahap ini untuk menghilangkan bau kaporit dan kandungan klorin yang masih ada.
Semua air yang digunakan untuk produk karbonasi dan pembuatan frestea, selalu harus melalui tahap ini untuk memastikan air yang digunakan benar-benar bersih, jernih dan siap pakai dengan standar kekeruhan maksimal 0,5 NTU (Nefelo Turbidity Unit). (PT. Coca-Cola Bottling Indonesia, 2000).
2.3.1. Mekanisme Terjadinya Gumpalan
Aluminium atau besi akan bereaksi dengan alkalinitas dalam air. Reaksi ini menghasilkan Al(OH)3 yang mengendap. Pada reaksi ini akan membebaskan asam
yang menurunkan pH larutan dan bereaksi dengan alkalinitas. Reaksi tersebut tidak sederhana karena hidroksida-hidroksida Al dan Fe ternyata terbentuk ion-ion lain menunjukkan reaksi yang sangat komplek. Pada penambahan garam aluminium atau besi akan segera terbentuk ion-ion polimer dan dapat terserap oleh partikel-partikel koloid, yang berarti bahwa koloid akan segera terselubungi oleh koagulan, maka besarnya potensial akan diturunkan atau diubah dari sedikit negatif menjadi netral dan akhirnya positif. Dan suspensi ini tidak stabil sehingga terjadi penggumpalan sampai ukuran yang dapat mengendap dalam partikel ini proses koloid dapat menarik dan menggabungkan sehingga membentuk gumpalan yang besar dan terjadilah pengendapan.
pH adalah salah satu faktor yang menentukan pada proses koagulasi. Pada koagulan ada daerah optimum, dimana kelarutan koagulan akan terjadi dalam waktu yang singkat dengan dosis koagulan tertentu. Luasnya range pH koagulan ini dipengaruhi oleh jenis-jenis konsentrasi koagulan yang dipakai. Hal ini penting untuk menghindari adanya kelarutan koagulan. Untuk proses koagulan pH yang terbaik adalah 7 (netral).
b. Pengaruh temperatur
Pada temperatur yang rendah reaksi lebih lambat dan viskositas air menjadi lebih besar sehingga flok lebih suka mengendap.
c.. Dosis koagulan
Air dengan turbidity yang tinggi memerlukan dosis koagulan yang lebih banyak. Dosis koagulan persatuan unit turbidity rendah, akan lebih kecil dibandingkan dengan air yang mempunyai turbidity yang tinggi, kemungkinan terjadinya tumpukan antara partikel akan berkurang dan netralisasi muatan tidak sempurna, sehingga mikroflok yang terbentuk hanya sedikit, akibatnya turbidity akan naik. Dosis koagulan yang berlebihan akan menimbulkan efek samping pada partikel sehingga turbidity akan naik.
d. Pengadukan
mikroflok. Dalam proses koagulasi ini pengadukan dilakukan dengan cepat. Air yang memiliki turbidity rendah memerlukan pengadukan yang lebih banyak dibandingkan dengan air yang mempunyai turbidity tinggi.
e. Turbidity
Kekeruhan dalam air disebabkan oleh adanya zat tersuspensi seperti lempung, lumpur, zat organik, plankton dan zat-zat halus lainnya. Kekeruhan merupakan sifat optis dari suatu larutan, yaitu hamburan dan absorpsi cahaya yang melaluinya. Kekeruhan dapat mengganggu penitrasi sinar matahari sehingga mengganggu fotosintesa tanaman air. Nilai numeric yang menunjukkan kekeruhan didasarkan pada turut bercampurnya bahan-bahan yang tersuspensi pada jalannya sinar matahari melalui sampel. Nilai ini tidak secara langsung menunjukkan banyaknya bahan yang tersuspensi tetapi ia menunjukkan kemungkinan penerimaan konsumen terhadap air tersebut. Kekeruhan tidak merupakan sifat dari air yang membahayakan tetapi ia tidak disenangi karena rupanya.
Turbiditas merupakan sifat optik akibat disfersi sinar dan dapat dinyatakan sebagai perbandingan cahaya yang dipantulkan terhadap cahaya yang masuk, Intensitas cahaya yang dipantulkan oleh suatu suspensi adalah fungsi konsentrasi jika kondisi-kondisi lainnya konstan.(Khopkar, 2002)
f. Pengaruh Garam
konsentrasinya. Semakin besar valensi ion akan semakin besar pengaruhnya terhadap koagulan. Penggumpalan dengan garam Fe dan Al akan banyak dipengaruhi oleh anion dibandingkan dengan kation. Jadi natrium, kalsium dan magnesium relatif tidak mempengaruhi (Anonym, 1990).
2.4. Minuman Berkarbonasi
Minuman ringan berkarbonasi atau di Indonesia dikenal dengan nama softdrink sejak seabad yang lalu telah menjadi minuman ringan paling populer di Amerika Serikat mengungguli minuman lainnya seperti kopi, teh dan jus. Demikian juga di Indonesia, popularitas minuman yang notabene “made in America” ini terus meningkat. Banyak merek telah kita kenal salah satunya karena promosinya yang gencar di media massa seperti Coca-Cola, Fanta, Sprite, Pepsi, 7-up dan sebagainya. Mengungguli minuman didalam botol, kopi, atau minuman-minuman tradisional kita seperti wedang jahe, es cendol, bandrek dan sebagainya.
Di Amerika Serikat istilah softdrink digunakan untuk membedakan minuman berkarbonasi dengan minuman beralkohol, sehingga minuman yang tidak beralkohol disebut softdrink. Kita bisa mengindonesiakan softdrink sebagai minuman ringan, dengan asumsi bahwa benar minuman ini memang “ringan” status gizinya. Minuman ini, selain kadar gulanya yang tinggi, tidak memiliki zat gizi lain yang berarti. Di Australia yang disebut dengan softdrink adalah minuman tidak beralkohol baik yang ditambah O2 (berkarbonasi) maupun yang tidak, jadi
kemasan termasuk softdrink. Sedangkan di Indonesia istilah softdrink lebih populer untuk minuman berkarbonasi.
Pada abad 16 di Eropa telah ditemukan cara pemasukan CO2 ke air, tetapi
bertujuan untuk terapi kesehatan menggunakan air mineral. Kemudian berkembang hingga pada tahun 1767an Priestley, seorang ilmuwan dari Amerika Serikat menemukan bahwa CO2 yang ditambahkan dalam air akan menyebabkan
rasa masam. Hinggap pada akhirnya pada tahun 1785 minuman ber- CO2 mulai
diproduksi di Philadelphia, Amerika Serikat yang kemudian dikenal dengan minuman berkarbonasi.
Kemidian pada tahun 1886an seorang ahli farmasi dari Atlanta-Georgia (AS), menemukan formula minuman yang dia sebut sebagai Coca-Cola. Minuman ini diberi flavor ekstrak “kacang” kola. Tidak hanya itu pada tahun 1898 seorang ahli farmasi dari New Bern-North Carolina (AS), membuat formula minuman berkarbonasi sendiri yang dia sebut “Brad’s Drink” yang akhirnya terkenal sebagai Pepsi-Cola. Sekarang menjadi brand kompetitor terkuat Coca Cola.
Terakhir kembali wilayah negara bagian Georgia Amerika Serikat pada tahun 1905Claud A. Hatcher, seorang (lagi-lagi) ahli farmasi menemukan formula minuman berkarbonasi yang dia sebut “Chero- Cola”. Sekarang menjadi Royal Crown (RC) Cola, produsen ketiga terbesar softdrink dunia inilah macam-macam softdrink di dunia. (PT. Coca-Cola Bottling Indonesia, 2000)
Kualitas air dipengaruhi oleh interaksi banyak komponen kimiawi. Karbondioksida, pH, alkalinitas dan hardness yang saling berhubungan dan sangat berpengaruh terhadap produktifitas air, ketersediaan oksigen dan toksisitas ammonia, seperti halnya logam-logam tertentu. Kebanyakan gambaran kualitas air tak konstan/tetap. Konsentrasi karbondioksida dan pH berfluktuasi atau bergeser tiap hari. Alkalinitas dan hardness relative stabil meski berubah juga, biasanya dalam range mingguan hingga bulanan, bergantung pada pH atau kandungan mineral air dan tanah dasar.
a. pH dan Karbondiaoksida
Ukuran yang mengindikasikan apakah air asam atau basa disebut pH. Lebih tepatnya, pH mengindikasikan konsentrasi ion hydrogen dalam air dan didefinisikan sebagai logaritma negative dari mol konsentrasi ion hydrogen (-log [H+]). Air dianggap asam jika pH kurang dari 7 dan basa jika pH diatas 7. Kebanyakan nilai pH berkisar antara 0 dan 14. Range pH yang direkomendasikan untuk dikonsumsi adalah 6,5 – 7,5
Karbondioksida jarang bersifat toksik secara langsung terhadap mikroorganisme. Namun demikian, konsentrasi yang tinggi mengakibatkan pH air drop dan membatasi kapasitas mikroorganisme untuk transport oksigen karena pH menjadi lebih rendah.
b. Alkalinitas
pospat. Karbonat dan bikarbonat adalah komponen alkalinitas yang paling umum dan paling penting. Alkalinitas diukur dengan jumlah asam (ion hidrogen) air yang dapat terabsorp (buffer) sebelum mencapai pH yang ditunjukkan. Total alkalinitas dinyatakan sebagai mg/l atau ppm kalsium karbonat (mg/l atau ppm CaCO3). Kisaran total alkalinitas yang diinginkan
antara 75 - 200 mg/l CaCO3.
Alkalinitas karbonat-bikarbonat dan hardness di air permukaan dan air bor dihasilkan terutama dari interaksi CO2, air dan batu kapur. Air hujan secara
alami bersifat asam karena terekspos terhadap CO2 atmosfer. Setelah air hujan
jatuh ke tanah, tiap tetes air hujan menjadi jenuh dengan CO2; dan pH menjadi
lebih rendah. Air bor dipompa dari reservoir/sumber air bawah tanah alami yang besar atau kecil, yang membentuk kantong-kantong air bawah tanah (groundwater). Tipikalnya, air bawah tanah konsentrasi CO2nya tinggi dan pH
dan konsentrasi DO rendah. Karbondioksida tinggi di air bawah tanah karena proses bacterial di tanah dan beragam underground, pembentukan partikel mineral melalui gerakan air. Setelah air tanah- atau air hujan mengalir dan menapis tanah dan bentukan bebatuan bawah tanah yang mengandung batu kapur calcitik (CaCO3) atau batu kapur dolomite [CaMg(CO3)], aciditas yang
dihasilkan oleh CO2 akan melarutkan limestone dan membentuk garam-garaman bikarbonat calsium dan magnesium.
Tubuh manusia memiliki banyak cairan dengan kadar pH yang berbeda-beda dan khusus. Misalnya pH air ludah sebesar 7,1, pH cairan perut sebesar 1,5 sementara pH cairan pankreas sebesar 8,8. Meskipun terdapat berbagai variasi pH dalam tubuh kita, tetapi darah mempunyai tingkat pH tetap yaitu sebesar 7,4. Fluktuasi-fluktuasi pH dalam darah bisa menghasilkan gangguan-gangguan serius. pH darah sebesar 7,7 bisa menghasilkan konvulsi-konvulsi tetanik dan pH darah sebesar 6,95 (Fasching mengusulkan level pH sebesar 6,0) bisa menyebabkan ketidaksadaran dan kematian. Kadar pH di atas 7,56 menjadi lahan subur sehingga mempermudah tahap-tahap pertumbuhan tumor (Fasching).
tubuh akan membakar lemak pelindungnya secara lebih lambat. Tubuh yang terlalu asam juga membuat Anda kehilangan kecantikan dan cahaya kulit. Sebaliknya, tubuh yang basa memiliki beberapa keuntungan, diantaranya adalah: kalem dan fokus, memiliki energi tinggi, tidur nyenyak, lebih kebal dari demam dan flu, sistem kekebalan bekerja lebih baik, serta tubuh bisa mencerna, menyerap, dan melakukan pembuangan dengan baik. Untuk mencapai keseimbangan asam dan basa tubuh, komposisi makanan yang dianjurkan adalah 80% makanan bersifat basa dan 20% bersifat asam (Anonyme 2011).
• Pengaruh Alkalinitas terhadap Injeksi CO2
Air yang digunakan untuk proses pembuatan minuman berkarbonasi bukan air minum biasa. Air tersebut telah mengalami proses penjernihan lebih lanjut. Syarat lainnya, air tersebut harus jernih dan steril. Tak cuma itu, air dimaksud harus bebas dari kontaminasi, garam mineral, rasa, bau, dan bahan organik. Juga, semua komponen yang dapat bereaksi dengan komponen minuman ringan harus dinetralisasi atau dihilangkan seluruhnya. Air dengan kandungan alkali yang tinggi harus diberi perlakuan sehingga tidak bereaksi dengan asam yang terdapat dalam minuman. Alkalinitas atau kadar kalsium karbonat (CaCO3) maksimum yang diizinkan adalah 50 mg per liter, karena kesadahan
Kandungan mineral pada air seperti mangan (Mn) dan besi (Fe) juga harus disingkirkan karena akan mengikat bahan pewarna dan pemberi flavor, sehingga mengganggu penampakan. Kandungan klorin yang biasanya tinggi pada air, juga harus dihilangkan karena akan berpengaruh terhadap flavor. Bahan organik dan partikel asing (akibat sanitasi yang buruk), juga harus diperhatikan karena air yang mengandung bahan tersuspensi tidak mudah untuk dikarbonasi dan minuman dari air jenis tersebut menjadi hambar.
Tahap penting dalam pembuatan minuman ringan berkarbonasi adalah pada tahap proses karbonasi itu sendiri. Dalam proses karbonasi, mutlak diperlukan tekanan tinggi supaya gas CO2 dapat mengisi rongga-rongga di dalam struktur
cairan. Tekanan tinggi tersebutlah yang menyebabkan timbulnya suara berdesis, ketika minuman berkarbonasi dibuka dari kaleng ataupun botol. Suara desis tersebut berasal dari tekanan pada permukaan air soda yang turun dengan sangat cepat, sehingga gas karbondioksida dalam minuman berusaha lepas. Gas karbondioksida tidak lepas sendiri-sendiri, namun membentuk molekul yang disebut nukleus sehingga mereka mempunyai tenaga untuk melawan cairan, melepaskan diri ke permukaan. Nukleus ini dapat dilihat ketika kita menuangkan minuman ke gelas, maka di bagian pinggir akan terbentuk gelembung-gelembung yang tampak menyatu. Nukleus ini juga yang memberikan sensasi nikmat di lidah.
masih tertutup, akan timbul suara letupan pada saat kaleng dibuka akibat dorongan nukleus yang sangat besar.
Selain faktor nukleus, faktor lain yang berpengaruh terhadap proses hilangnya gas karbondioksida dalam air adalah suhu. Proses karbonasi akan lebih efektif pada suhu yang lebih rendah, yaitu 2 – 5 derajat Celcius. Semakin tinggi suhu cairan, semakin sedikit gas yang terlarut.
Hal itu memang berlawanan dengan zat padat (seperti gula atau garam) yang bila dipanaskan akan mudah larut bersama air. Zat gas seperti karbondioksida bila berada dalam keadaan bebas di udara akan memiliki energi kinetik yang sebanding dengan suhu.
Untuk membuat karbondioksida larut dalam air, diperlukan upaya agar zat karbondioksida tersebut dapat stabil di dalam air. Salah satunya adalah menurunkan energi kinetiknya dengan cara menurunkan suhu. Bila kita menaikkan suhunya, gas karbondioksida akan cenderung lepas. Itulah sebabnya selain alasan kesegaran, minuman berkarbonasi lebih disarankan untuk dikonsumsi dalam keadaan dingin (Astawan, Made 2008).
2.6. Penambahan Zat Kimia Pada Air
2.6.1.Asam Sulfat (H2SO4)
Asam sulfat adalah asam kuat karena dengan mudah menyumbang sebuah
proton kepada air untuk membentuk ion hidronium, H3O+ dan ion biosulfat , HSO4-
.Ion HSO4- hanya mempunyai kecendrungan yang sedang – sedang saja untuk
menyumbang sebuah proton kepada molekul air. Asam sulfat merupakan asam paling
murah yang tersedia untuk melarutkan logam, menetralkan basa, dan membersihkan
permukaan logam yang terkorosi, meskipun untuk penggunaan yang terakhir ini ,asam
klorida mungkin secara keseluruhan nya akan lebih murah , maka ia dapat lebih
mudah di pekatkan lagi dan digunkan lagi. (Keenan, 1999)
Berikut ini adalah sifat – sifat kimia dan fisika dari asam sulfat (H2SO4 ) :
a. Sifat fisika
Tabel 2.5. Sifat fisika asam sulfat
SIFAT NILAI
Titik lebur, (OC) 3
Titik didih , (OC) 280 ( kosentrasi 98%)
Gravitasi khusus 1,8 (air – 1)
Densiti Uap 3,4 (air – 1)
Kadar bahaya untuk mg/m3 80
Titik beku , (OC) 4,44 (kosentrasi 98%)
b. Sifat kimia
Adapun beberapa sifat kimia dari asam sulfat antara lain:
a. Pada temperatur kamar merupakan zat cair yang tidak bewarna dan kental
seperti minyak (oil)
b. Zat yang bersifat higroskopis sekali (menarik air )
c. Jika dicampur dengan air akan menimbulkan panas
d. Merupakan senyawa oksidator kuat
e. Merupakan asam keras yang dapat membentuk dua macam garam yaitu garam
sulfida dan garam hidrosulfat
f. Dapat menyerap gas NH3
2 NH3 + H2SO4 (NH3)2SO4
g. Dapat menyerap gas SO3 sehingga membentuk oleum atau asam pirosulfat.
SO3 + H2SO4 H2S4O7 atau H4SO4.SO3
2.6.2. Poly Aluminium Chlorida (PAC)
merupakan suatu senyawa kompleks berinti banyak dari ion-ion aquoaluminium yang terpolimerisasi, yaitu suatu jenis polimer senyawa organik.
Berbagai bahan kimia baik senyawa organik maupun senyawa an-organik biasanya dibutuhkan sebagai koagulan air (katalisator penggumpalan). PAC bekerja dengan jangkauan pH yang lebih luas dibandingkan dengan Al2(SO4)3 dan
koagulan lainnya. Keefektifan PAC biasanya adalah pada interval pH 6-9.
