IX. EVAPORASI
A. Pre-lab
1.
Apa yang dimaksud dengan evaporasi? Jelaskan pula tujuan evaporasi! Penguapan atau evaporasi adalah suatu bentuk proses yang menggunakan panas untuk menurunkan kandungan air dari bahan pangan yang berbentuk cairan. Dalam proses ini sebagian air akan diuapkan sehingga akan diperoleh suatu bentuk yang kental yang disebut konsentrat. Proses evaporasi merupakan proses yang melibatkan pindah panas dan pindah massa secara simultan. Penguapan terjadi karena cairan mendidih dan berlangsung perubahan fase dari cair menjadi uap. Proses pindah panas dan pindah masa yang efektif akan meningkatkankecepatan evaporasi (Botani, 2008). Botani (2008), menuturkan aplikasi utama proses evaporasi dalam industri pangan dilakukannya bertujuan untuk pengentalan awal suatu bahan cair sebelum dilakukan proses pengolahanselanjutnya, misalnya sebelum dilakukan spray drying, drum drying, dan kristalisasi, mengurangi volume cairan untuk mengurangi biaya penyimpanan, pengangkutan dan pengemasan, menurunkan Aw (Activity Water) dengan meningkatkan kandungan bahan padat dalam bahan untuk membantu pengawetan, misalnya dalam pembuatan susu kental.2.
Berdasarkan tekanan operasinya, ada berapa jenis evaporator? Sebut dan jelaskan!Berdasarkan tekanan operasinya, evaporator dibagi menjadi 2 jenis yaitu evaporator vakum dan evaporator atmosferik. Evaporator vakum menggunakan pemanasan langsung pada bahan, dengan pengaturan suhu yang bisa diinginkan. Dan penggunaan vakum menyebabkan kondisi suhu dalam ruangan vakum menjadi rendah (dibawah 1 atm), sehingga bahan dalam ruang vakum secara gizi ataupun fisik tidak rusak. Evaporator atmosferik adalah evaporator yang menggunakan pemanasan dengan pengaturan suhu pada tekanan atmosfer. Namun kandungan gizi ataupun fisik berpotensi mengalami kerusakan karena waktu pemanasan pada tekanan atmosferik lebih lama (Krisnawan, 2013).
3.
Tuliskan persamaan neraca massa single effect evaporator! Effendi (2015), menuturkan persamaan neraca massa single effect evaporator:F = V + P F . xf = P . xp
B. Tinjauan Pustaka
1. Falling Film Evaporator (Evaporasi Vakum)
Falling film evaporator memiliki prinsip evaporasi vakum dengan tekanan dibawah 1 atm. Produk dialirkan cairan ke bawah membentuk film disekeliling dinding dalam pipa. Aliran disebabkan oleh gaya berat dan gesekan upa. Upa yang terbentuk bergerak kebawah. Aliran memanfaatkan gaya gravitasi. Luas permukaan pemanasan jauh lebih besar dibandingkan dengan volume cairan dalam evaporator. Hal ini memungkinkan transfer panas yang cukup dan perusakan bahan belum banyak terjadi karena waktu tinggal yang kecil. Kapasitas alat ini tidak bisa divariasi terlalu besar (Nisa, 2006).
2. Evaporasi Atmosferik
C. Diagram alir/flowchart
1. Persiapan sampel (larutan gula)
2. Proses evaporasi vakum
D. Tabulasi Data dan Pembahasan Hasil Praktikum D.1 Pengamatan kuantitatif
D.1.1 Pembuatan larutan gula konsentrasi larutan awal
mL air
larutan awal
(50%) 1500 0
50% 500 0
40% 400 100
30% 300 200
Sirup 13% 100 400
Perhitungan konsentrasi larutan gula:
V1.M1= V2.M2
1. Larutan gula 40% M1.V1= M2.V2
0,5 x V1 = 0,4 x 500 ml V1 = 400 ml
2. Larutan gula 30% M1.V1= M2.V2
0,5 x V1 = 0,3 x 500 ml V1 = 300 ml
3. Sirup 40% M1.V1= M2.V2
D.1.2 Evaporasi vakum Data hasil pengamatan
Data hasil perhitungan
Bahan massa total massa komponen
padatan Air
Fee d
(mf)
Produk
(mp)
Uap
(mv)
Feed
Mf.xf
Produk
Mp.xp
Uap
mv.x v
Feed
mf-(mf.xf)
Produk
mp-(mp.xp)
Uap
mv-(mv.xv)
Sirup 13% 498 65 433 64,74 64,74 0 433,26 0,26 433
larutan gula 50%
564 530 34 282 280,9 0 282 249,1 34
larutan gula 40%
546 115 431 218,4 217,35 0 327,6 -102,35 431
larutan gula 30%
534 149 385 160,2 160,18 0 373,8 -11,18 385
Perhitungan massa total (contoh):
Massa uap = massa feed-massa produk / Mv=mf-mp
1. Sirup
Xf padatan = 0,13 Mv = Mf – Mp = 498 – 65 = 433
Mf.Xf = Mv.Xv + Mp.Xp
498 . 0,13 = 433 . 0 + 65 . Xp Xp =
49
x
0,13
65
= 0,996Bahan massa waktu
awal Akhir (menit)
Sirup 498 65 10,43
larutan gula 50%
564 530 4,5
larutan gula 40%
546 115 10,29
larutan gula 30%
Neraca Massa
Sampel 1: Sirup 13%
Sampel 2: Gula 50%
Sampel 3: Gula 40%
Sampel 4: Gula 30%
2. Larutan gula 50% Xf padatan = 0,5 Mv = Mf – Mp = 564 – 530 = 34
Mf.Xf = Mv.Xv + Mp.Xp 564 . 0,5 = 0 + 530 . Xp Xp = 0,53
3. Larutan gula 40% Xf padatan = 0,4 Mv = Mf – Mp = 546 – 115 = 431
Mf.Xf = Mv.Xv + Mp.Xp
546 . 0,4 = 431. 0 + 115 . Xp Xp = 1,89
4. Larutan gula 30% Xf padatan = 0,3 Mv = Mf – Mp = 534 – 149 = 385
Mf.Xf = Mv.Xv + Mp.Xp 534 . 0,3 = 0 + 149 . Xp Xp = 1,075
Uap
Evaporasi
Sirup 13% Sirup pekat
Uap
Gula pekat Gula 50% Evaporasi
Uap
Gula pekat Gula 40% Evaporasi
Uap
Perhitungan massa komponen air dan padatan (contoh):
Perhitungan jumlah uap air dari setiap sampel yang diuapkan dalam setiap menitnya:
Sampel Sirup 13%:
Sampel larutan gula 50% :
Sampel larutan gula 40%:
Perhitungan komponen padatan
Feed = Mf.Xf
= 498 x 0,13
= 64,74
Produk = Mp.Xp
= 65 x 0,996
= 64,74
Uap = Mv.Xv
= 433 x 0
= 0
Perhitungan komponen air
Feed = Mf – (Mf.Xf)
= 498 – (64,74)
= 433,26
Produk = Mp – (Mp.Xp)
= 65 – (65 x 0,996)
= 0,26
Uap = Mv – (Mv.Xv)
= 433 – (433 x 0)
= 433
Perhitungan komponen air
Feed = Mf – (Mf.Xf)
= 564 – (282)
= 282
Produk = Mp – (Mp.Xp)
= 530 – (530 x 0,53)
= 249,1
Uap = Mv – (Mv.Xv)
= 34 – (34 x 0)
= 0
Perhitungan komponen padatan
Feed = Mf.Xf
= 564 x 0,5
= 282
Produk = Mp.Xp
= 530 x 0,53
= 280,9
Uap = Mv.Xv
= 34 x 0
Sampel larutan gula 30%:
Komponen padatan:
mfpadatan=mf.xf=250.0,4=100 gram
mvpadatan=mv.xv=50.0=0
Mf.xf=mv.xv+mp.xp 250.0,4=50.0+200.xp xp=0,5
mppadatan=mp.xp=200. 0,5=100gram Komponen air:
Mfair=mftotal-mfpadatan=mf-(mf.xf)=250-100=150gram
Mvair= mvtotal-mvpadatan=50-0=50gram
mpair=mptotal-mppadatan=200-100=100 gram Perhitungan komponen air
Feed = Mf – (Mf.Xf)
= 546 – (218,4)
= 327,6
Produk = Mp – (Mp.Xp)
= 115 – (115 x 1,89)
= -102,35
Uap = Mv – (Mv.Xv)
= 431 – (431 x 0)
= 0
Perhitungan komponen padatan
Feed = Mf.Xf
= 546 x 0,4
= 218,4
Produk = Mp.Xp
= 115 x 1,89
= 217,35
Uap = Mv.Xv
= 431 x 0
= 0
Perhitungan komponen air
Feed = Mf – (Mf.Xf)
= 534 – (160,2)
= 373,8
Produk = Mp – (Mp.Xp)
= 149 – (149 x 1,075)
= -11,18
Uap = Mv – (Mv.Xv)
= 385 – (385 x 0)
= 385
Perhitungan komponen padatan
Feed = Mf.Xf
= 534 x 0,3
= 160,2
Produk = Mp.Xp
= 149 x 1,075
= 160,175
Uap = Mv.Xv
= 385 x 0
Pertanyaan
1. Jelaskan bagaimana menghitung dan menggunakan data massa air dari sampel yang diuapkan untuk menentukan (melengkapi) neraca massa!
Pada evaporasi atmosferik dilakukan pengukuran suhu dan massa setiap 3 menit sekali. Data yang didapat dari evaporasi atmosferik adalah massa total yaitu feed (mf) dan produk (mp). Setelah itu dicari massa total uap dengan cara menghitung selisih dari feed (mf) dan produk (mp). Hal selanjutnya yang dilakukan adalah dengan mencari konsentrasi dari larutan yang sudah dipekatkan dengan manggunakan rumus sebagai berikut Mf.xf=mv.xv+mp.xp. Keterangan dari rumus tersebut adalah:
Mf = massa bahan masuk cair (kg) Mv = massa uap air (kg)
Mp = massa produk pekat (kg)
XF = komponen padatan bahan masuk cair (kg)
XV = komponen padatan uap air (kg)
Xp =komponen padat pekat (kg)
Dari perhitungan tersebut apabila dimasukan angka dari setiap komponen, maka akan dihasilkan konsentrasi akhir produk (xp). Dalam perhitungan untuk mengetahui konsentrasi akhir produk, konsentrasi padatan (xv) dianggap 0 (nol). Hal tersebut dikarenakan uap tidak memiliki padatan, sehingga konsentrasinya dianggap 0(nol). Apabila sudah diketahui konsentrasi padatan dari produk akhir, maka selanjutnya adalah melengkapi tabel yang masih dalam keadaan kosong. Kemudian mencari massa air dengan menghitung selisih dari massa padatan total (Mf) dengan massa padatan komponen (mf.xf). Mencari massa uap air dengan menghitung selisih massa uap total (mv) dan massa uap padatan (mv.xv). Mencari massa produk dengan menghitung selisih massa produk total (mp) dan massa produk padatan (mp.xp) (Elisa, 2009).
2. Jelaskan bagaimana perbandingan konsentrasi (padatan) produk yang diperoleh pada setiap sampel!
Perbandingan setiap sampel yaitu pada sirup 13% memiliki padatan 0,996, larutan gula 50% memiliki padatan 0,53, larutan gula 40% memiliki padatan 1,89, dan larutan gula 30% memiliki padatan 1,075. Konsentrasi yang tinggi memiliki padatan yang lebih sedikit daripada larrutan dengan konsentrasi rendah. Total padatan menunjukkan jumlah padatan yang teruapkan. Menurut Joharman (2006), semakin tingginya nilai viskositas seiring dengan semakin tingginya suhu evaporasi dan lama evaporasi juga disebabkan semakin tinggi suhu evaporasi dan semakin lama evaporasi maka semakin banyak air yang diuapkan atau semakin rendah kadar air yang dihasilkan. Semakin banyak air yang diuapkan maka semakin tinggi total padatan yang dihasilkan sehingga meningkatkan konsentrasi larutan. Semakin tinggi konsentrasi menyebabkan semakin tinggi viskositas yang dihasilkan. Semakin tinggi konsentrasi menyebabkan ruang gerak antar molekul semakin sempit. Penyempitan ruang gerak menyebabkan semakin meningkatnya nilai viskositas.
3. Jelaskan bagaimana perbandingan waktu yang diperlukan untuk memekatkan setiap sampel hingga proses penguapan selesai!
10,29 menit untuk menguapkan air sebanyak 431 gram, pada larutan gula 30% membutuhkan waktu 14,20 menit untuk menguapkan air sebanyak 385 gram. Dapat diketahui bahwa semakin lama waktu, jumlah air yang teruapkan semakin banyak dan viskositas bahan semakin meningkat seiring banyaknya jumlah air yang teruapkan. Namun semakin lamanya waktu juga akan berpengaruh pada kandungan gizi yang sensitif panas. Menurut Icuk (2006), untuk bahan yang sensitif terhadap panas (mudah rusak pada suhu tinggi), maka suhu evaporasi diusahakan rendah dengan cara menurunkan tekanan operasi. Disamping itu, waktu tinggal bahan dalam evaporator dijaga jangan terlalu lama.
4. Jelaskan pengaruh konsentrasi awal terhadap waktu evaporasi!
C.1.2. Evaporasi atmosferik Data hasil pengamatan
Bahan
massa (gram)
Menit 0(awal)
Menit ke-3
Menit ke-6
Menit ke-9
Menit ke-12
Menit ke-15(akhir
)
Sirup 494 484 442 385 330 277
larutan gula 50%
533 513 468 419 361 308
Larutan gula 40%
524 504 467 424 378 329
larutan gula 30%
508 495 451 405 358 302
Sirup
Berat panci = 177
Menit ke-0 = 671 – 177 = 494 Menit ke-3 = 661 – 177 = 484 Menit ke-6 = 619 – 177 = 442 Menit ke-9 = 562 – 177 = 385 Menit ke-12 = 507 – 177 = 330 Menit ke-15 = 454 – 177 = 277
Larutan gula 50% Berat panci = 242
Menit ke-0 = 775 – 242 = 533 Menit ke-3 = 755 – 242 = 513 Menit ke-6 = 710 – 242 = 468 Menit ke-9 = 661 – 242 = 419 Menit ke-12 = 603 – 242 = 361 Menit ke-15 = 550 – 242 = 308
Larutan gula 40% Berat panci = 175
Menit ke-0 = 699 – 175 = 524 Menit ke-3 = 679 – 175 = 504 Menit ke-6 = 642 – 175 = 467 Menit ke-9 = 599 – 175 = 424 Menit ke-12 = 553 – 175 = 378 Menit ke-15 = 504 – 175 = 329
Larutan gula 30% Berat panci = 240
Data hasil perhitungan
Bahan
massa total massa komponen
padatan Air
Fee d
(mf)
Produ k
(mp)
Uap
(mv)
Feed Mf.xf Produ k Mp.xp Uap mv.x v Feed
mf-(mf.xf)
Produk mp-(mp.xp) Uap mv-(mv.xv)
Sirup 494 277 217 64,2 2
64,22 0 429,78 213,29 217
larutan gula 50%
533 308 225 266, 5
266,5 0 266,5 41,5 225
larutan gula 40%
524 329 195 209, 6
207,2 7
0 314,4 121,73 195
larutan gula 30%
508 302 206 152, 4
152,5 1
0 355,6 149,49 206
Perhitungan massa total (contoh):
Perhitungan massa komponen air dan padatan (contoh): Massa uap = massa feed-massa produk / Mv=mf-mp
1. Sirup
Xf padatan = 0,13 Mv = Mf – Mp = 494 – 277 = 217
Mf.Xf = Mv.Xv + Mp.Xp 494 . 0,13 = 0 + 277 . Xp Xp = 0,23
2. Larutan gula 50% Xf padatan = 0,5 Mv = Mf – Mp = 533 – 308 = 225
Neraca massa
Sampel 1: Sirup 13%
Sampel 2: Gula 50%
Sampel 3: Gula 40%
Sampel 4: Gula 30%
3. Larutan gula 40% Xf padatan = 0,4 Mv = Mf – Mp = 524 – 329 = 195
Mf.Xf = Mv.Xv + Mp.Xp
524 . 0,4 = 195 . 0 + 329 . Xp Xp = 0,63
4. Larutan gula 30% Xf padatan = 0,3 Mv = Mf – Mp = 508 – 302 = 385
Mf.Xf = Mv.Xv + Mp.Xp 508 . 0,3 = 0 + 302 . Xp Xp = 0,505
Uap
Evaporasi
Sirup 13% Sirup pekat
Uap
Gula pekat Gula 50% Evaporasi
Uap
Gula pekat Gula 40% Evaporasi
Uap
Perhitungan jumlah uap air dari setiap sampel yang diuapkan dalam setiap menitnya:
Sampel sirup:
Sampel larutan gula 50%:
Sampel larutan gula 40%:
Perhitungan komponen padatan
Feed = Mf.Xf
= 494 x 0,13
= 64,22
Produk = Mp.Xp
= 277 x 0,23
= 64,22
Uap = Mv.Xv
= 217 x 0
= 0
Perhitungan komponen air
Feed = Mf – (Mf.Xf)
= 494 – (494 x 0,13)
= 429,78
Produk = Mp – (Mp.Xp)
= 277 – (277 x 0,23)
= 213,29
Uap = Mv – (Mv.Xv)
= 217 – (217 x 0)
= 217
Perhitungan komponen padatan
Feed = Mf.Xf
= 533 x 0,5
= 266,5
Produk = Mp.Xp
= 308 x 0,86
= 266,5
Uap = Mv.Xv
= 225 x 0
= 0
Perhitungan komponen air
Feed = Mf – (Mf.Xf)
= 533 – (533 x 0,5)
= 266,5
Produk = Mp – (Mp.Xp)
= 308 – (308 x 0,86)
= 41,5
Uap = Mv – (Mv.Xv)
= 225 – (225 x 0)
Perhitungan komponen padatan
Feed = Mf.Xf
= 524 x 0,4
= 209,6
Produk = Mp.Xp
= 329 x 0,63
= 207,27
Uap = Mv.Xv
= 195 x 0
= 0
Perhitungan komponen air
Feed = Mf – (Mf.Xf)
= 524 – (524 x 0,4)
= 314,4
Produk = Mp – (Mp.Xp)
= 329 – (329 x 0,63)
= 121,73
Uap = Mv – (Mv.Xv)
= 195 – (195 x 0)
Sampel larutan gula 30% :
Komponen padatan:
mfpadatan=mf.xf=250.0,4=100 gram
mvpadatan=mv.xv=50.0=0
Mf.xf=mv.xv+mp.xp 250.0,4=50.0+200.xp xp=0,5
mppadatan=mp.xp=200. 0,5=100gram Komponen air:
Mfair=mftotal-mfpadatan=mf-(mf.xf)=250-100=150gram
Mvair= mvtotal-mvpadatan=50-0=50gram
mpair=mptotal-mppadatan=200-100=100 gram
D.1.4. rasio jumlah uap air yang hilang selama evaporasi
Sampel Evaporasi vakum v/t (g/mnt)
Evaporasi atmosferik v/t (g/mnt)
Sirup 41,5 14,47
Larutan gula 50% 7,56 15 Larutan gula 40% 41,8 13 Larutan gula 30% 27,1 13,73 Perhitungan:
Evaporasi vakum: Rumus:
v
t
=mf
−
mp
t
=... gr/menit (mf=massa feed/awal. Mp=massa produk/akhir, t=waktu evaporasi)-sampel sirup:
v
t
=498
−
65
10,43
= 41,5 g/menit-sampel Larutan gula 50%
Perhitungan komponen padatan
Feed = Mf.Xf
= 508 x 0,3
= 152,4
Produk = Mp.Xp
= 302 x 0,505
= 152,51
Uap = Mv.Xv
= 206 x 0
= 0
Perhitungan komponen air
Feed = Mf – (Mf.Xf)
= 508 – (508 x 0,3)
= 355,6
Produk = Mp – (Mp.Xp)
= 302 – (302 x 0,505)
= 149,49
Uap = Mv – (Mv.Xv)
= 206 – (206 x 0)
v
t
=564
−
530
4,5
= 7,56 g/menit-sampel Larutan gula 40%
v
t
=546
−
115
10,29
= 41,8 g/menit-sampel Larutan gula 30%
v
t
=534
−
149
14,20
= 27,1 g/menitEvaporasi atmosferik: Rumus:
v
t
=mf
−
mp
t
=... gr/menit-sampel sirup:
v
t
=494
−
277
15
= 14,47 g/menit-sampel Larutan gula 50%
v
t
=533
−
308
15
= 15 g/menit-sampel Larutan gula 40%
v
t
=524
−
329
15
= 13 g/menit-sampel Larutan gula 30%
v
t
=508
−
302
Pertanyaan
1. Jelaskan bagaimana menghitung dan menggunakan data massa air dari sampel yang diuapkan untuk menentukan (melengkapi) neraca massa!
Pada evaporasi atmosferik dilakukan pengukuran suhu dan massa setiap 3 menit sekali. Data yang didapat dari evaporasi atmosferik adalah massa total yaitu feed (mf) dan produk (mp). Setelah itu dicari massa total uap dengan cara menghitung selisih dari feed (mf) dan produk (mp). Hal selanjutnya yang dilakukan adalah dengan mencari konsentrasi dari larutan yang sudah dipekatkan dengan manggunakan rumus sebagai berikut Mf.xf=mv.xv+mp.xp. Keterangan dari rumus tersebut adalah:
Mf = massa bahan masuk cair (kg) Mv = massa uap air (kg)
Mp = massa produk pekat (kg)
XF = komponen padatan bahan masuk cair (kg)
XV = komponen padatan uap air (kg)
Dari perhitungan tersebut apabila dimasukan angka dari setiap komponen, maka akan dihasilkan konsentrasi akhir produk (xp). Dalam perhitungan untuk mengetahui konsentrasi akhir produk, konsentrasi padatan (xv) dianggap 0 (nol). Hal tersebut dikarenakan uap tidak memiliki padatan, sehingga konsentrasinya dianggap 0(nol). Apabila sudah diketahui konsentrasi padatan dari produk akhir, maka selanjutnya adalah melengkapi tabel yang masih dalam keadaan kosong. Kemudian mencari massa air dengan menghitung selisih dari massa padatan total (Mf) dengan massa padatan komponen (mf.xf). Mencari massa uap air dengan menghitung selisih massa uap total (mv) dan massa uap padatan (mv.xv). Mencari massa produk dengan menghitung selisih massa produk total (mp) dan massa produk padatan (mp.xp) (Elisa, 2009).
2. Jelaskan bagaimana perbandingan konsentrasi (padatan) produk yang diperoleh pada setiap sampel!
Pada sampel sirup 13 % memiliki padatan setelah diuapkan yaitu 0,23, larutan gula 50% memiliki padatan sebesar 0,86, larutan gula dengan konsentrasi 40% memiliki padatan sebesar 0,63 dan larutan gula 30% memiliki padatan sebesar 0,505. Berdasarkan percobaan, semakin tinggi konsentrasi maka jumlah padatan yang dihasilkan semakin tinggi. Menurut Icuk (2006), Tujuan dari evaporasi adalah memekatkan larutan yang mengandung zat yang sulit menguap (non-volatile solute) dan pelarut yang mudah menguap (volatile solvent) dengan cara menguapkan sebagian pelarutnya. Pelarut yang ditemui dalam sebagian besar sistem larutan adalah air. Kandungan air pada konsentrasi tinggi lebih sedikit sehingga saat dilakukan pemekatan dengan evaporasi akan menghasilkan padatan yang lebih banyak. Namun proses sebaiknya dibatasi oleh kekentalan cairan ataupun kemungkinan terjadinya pengendapan karena larutan terlalu pekat.
3. Jelaskan bagaimana perbandingan waktu yang diperlukan untuk memekatkan setiap sampel hingga proses penguapan selesai! (disertai grafik hubungan massa (y) dan waktu (x))
Pemekatan merupakan proses peningkatan viskositas terhadap larutan. Larutan akan menjadi semakin pekat seiring lamanya waktu. Sampel dengan konsentrasi lebih tinggi akan mencapai pemekatan yang lebih tinggi pula namun suhu yang dibutuhkan (titik didih) untuk memekatkan larutan tersebut lebih tinggi karena fraksi pelarut yang diambil oleh zat terlarut.
0 3 6 9 12 15 0
100 200 300 400 500 600
Massa vs Waktu Sirup 13%
Waktu
M
a
s
s
a
Pada grafik tersebut menunjukkan adanya penurunan massa secara bertahap seiring semakin lamanya waktu. Pengukuran massa diukur setiap 3 menit. Massa awal sirup yaitu 494 gram pada menit ke-0 kemudian pada menit ke-15 massa sirup menjadi 277 gram. Penurunan massa tersebut terjadi karena adanya fenomena perpindahan panas dan perpindahan massa. Prinsipnya adalah menghilangkan massa air (pelarut) dari larutan dengan mendidihkan larutan didalam evaporator. Tujuannya untuk pemekatan larutan yang terdiri dari zat terlarut yang tidak mudah menguap dan pelarut yang mudah menguap (Zuhriha, 2006).
Grafik larutan gula 30%
0 3 6 9 12 15
0 100 200 300 400 500 600
Massa vs Waktu Gula 30%
Waktu
M
a
s
s
a
Grafik larutan gula 40%
0 3 6 9 12 15
0 100 200 300 400 500 600
Massa vs Waktu Gula 40%
waktu
m
a
s
s
a
Pada grafik tersebut menunjukkan adanya penurunan massa secara bertahap seiring semakin lamanya waktu. Pengukuran massa diukur setiap 3 menit. Massa awal sirup yaitu 524 gram pada menit ke-0 kemudian pada menit ke-15 massa sirup menjadi 329 gram. Penurunan massa tersebut terjadi karena adanya fenomena perpindahan panas dan perpindahan massa. Prinsipnya adalah menghilangkan massa air (pelarut) dari larutan dengan mendidihkan larutan didalam evaporator. Tujuannya untuk pemekatan larutan yang terdiri dari zat terlarut yang tidak mudah menguap dan pelarut yang mudah menguap (Zuhriha, 2006).
Grafik larutan gula 50%
0 3 6 9 12 15
0 100 200 300 400 500 600
Massa vs Waktu Gula 50%
waktu
M
a
s
s
a
terlarut yang tidak mudah menguap dan pelarut yang mudah menguap (Zuhriha, 2006).
4. Jelaskan pengaruh jenis larutan terhadap kenaikan suhu selama proses evaporasi!
Pada percobaan, pelarut yang digunakan untuk melarutkan gula adalah air. Larutan yang dipakai memiliki konsentrasi yang berbeda-beda. Semakin banyak zat terlarut (konsentrasi larutan semakin tinggi) maka suhu yang dibutuhkan untuk menguapkan larutan semakin tinggi. Menurut Zuhriha (2006), dalam kebanyakan proses evaporasi, pelarut yang digunakan adalah air. Evaporasi dilakukan dengan menguapkan sebagian dari pelarut sehingga didapatkan larutan zat cair pekat yang konsentrasinya lebih tinggi. Walaupun cairan encer yang diumpankan ke dalam evaporator mungkin cukup encer sehingga beberapa sifat fisiknya sama dengan air, tetapi jika konsentrasinya meningkat, larutan itu akan makin bersifat individual. Densitas dan viskositasnya meningkat bersamaan dengan kandungan zat padatnya, hingga larutan itu menjadi jenuh. Titik didih larutanpun dapat meningkat dengan sangat cepat bila kandungan zat padatnya bertambah, sehingga suhu didih larutan jenuh mungkin jauh lebih tinggi dari titik didih air pada tekanan yang sama.
5. Buatlah grafik hubungan suhu suhu (y) dan waktu (x) pada tiap sampel!
Grafik sirup 13%
0 3 6 9 12 15
0 20 40 60 80 100 120
Suhu vs Waktu Sirup 13%
waktu
s
u
h
u
Grafik larutan gula 30%
0 3 6 9 12 15
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90
Suhu vs Waktu Gula 30%
waktu
s
u
h
u
Grafik tersebut menunjukkan semakin lamanya waktu evaporasi maka suhu semakin meningkat. Pada awal evaporasi suhu pemasanan adalah 31 °C dan pada menit ke-15 suhu meningkat hingga 83,5 °C. Suhu meningkat seiring dengan banyaknya konsentrasi (jumlah) padatan terlarut seperti gula. Hal tersebut dikarenakan air yang terikat di dalam gula sulit diuapkan dan membutuhkan suhu yang lebih tinggi untuk menguapkannya (Meikapasa dan I. Gusti, 2016).
Grafik larutan gula 40%
0 3 6 9 12 15
0 20 40 60 80 100
Suhu vs Waktu Gula 40%
waktu
s
u
h
u
Grafik larutan gula 50%
0 3 6 9 12 15
0 20 40 60 80 100
Suhu vs Waktu Gula 50%
waktu
s
u
h
u
Grafik tersebut menunjukkan semakin lamanya waktu evaporasi maka suhu semakin meningkat. Pada awal evaporasi suhu pemasanan adalah 28 °C dan pada menit ke-15 suhu meningkat hingga 97 °C. Suhu meningkat seiring dengan banyaknya konsentrasi (jumlah) padatan terlarut seperti gula. Hal tersebut dikarenakan air yang terikat di dalam gula sulit diuapkan dan membutuhkan suhu yang lebih tinggi untuk menguapkannya (Meikapasa dan I. Gusti, 2016).
6. Buatlah grafik hubungan massa (y) dan suhu (x) dengan hasil terbaik!
Grafik larutan gula 50%
36 80 83 84 85 86
0 100 200 300 400 500 600
Massa vs Suhu Gula 50%
Suhu
M
a
s
s
a
menurunkan waktu pemanasan. Pada larutan gula, jika terlalu lama dipanaskan dengan suhu tinggi akan menyebabkan timbulnya karamelisasi dan warna larutan akan berubah menjadi kecoklatan.
7. Bandingkan rasio jumlah air yang diuapkan per waktu pada metode atmosferik dan metode vakum?
Pada evaporasi vakum, sirup 13% memiliki jumlah air teruapkan per waktu sebesar 41,5, larutan gula 50% sebesar 7,56, larutan gula 40% sebesar 41,8, dan larutan gula 30% sebesar 30%. Proses evaporasi menggunakan evaporator vakum (falling film evaporator) memiliki suhu dan tekanan yang lebih rendah daripada evaporasi atmosferik namun memiliki waktu yang dibutuhkan untuk menguapkan lebih singkat. Dibandingkan dengan evaporasi atmosferik, evaporasi vakum memiliki jumlah air teruapkan per waktu lebih tinggi. Evaporasi atmosferik pada sirup, jumlah air yang teruapkan per waktu sebesar 14,47, pada larutan gula 50% sebesar 15, pada larutan gula 40% sebesar 13, dan pada larutan gula 30% sebesar 13,37. Laju penguapan dipengaruhi oleh kadar air larutan dimana semakin rendah kadar air maka larutan menjadi semakin pekat sehingga laju penguapan akan semakin menurun, karena sukar untuk terbentuk uap (Jamaluddin, 2011). Maka semakin pekat suatu konsentrasi larutan, rasio jumlah air yang diuapkan per menit akan semakin sedikit. Berkurangnya suhu didih larutan pada evaporator vakum menyebabkan beda suhu antara uap dan larutan yang mendidih itu meningkat, dengan demikian laju perpindahan kalor di da1am evaporator itu meningkat pula. Sehingga air yang teruapkan lebih banyak. Suhu larutan dapat dijaga rendah dengan mengoperasikan unit dalam vakum tinggi. Dengan sekali lewatan cepat melalui tabung-tabung evaporator
(falling film evaporator), cairan pekat itu hanya sebentar saja berada dalam suhu
KESIMPULAN
Prinsip evaporasi yaitu selama proses evaporasi, terjadi penambahan kalor pada larutan untuk menguapkan sebagian pelarut sehingga kadar air menurun dan larutan semakin pekat. Tujuan dari proses evaporasi yaitu untuk mengawetkan bahan pangan dimana evaporasi akan menurunkan Aw dengan meningkatkan bahan padat sehingga mikroba pembusuk tidak dapat tumbuh dengan baik pada Aw yang rendah, mengurangi kadar air awal suatu bahan cair sebelum dilakukan proses pengolahan selanjutnya misalnya sebelum dilakukan pengeringan dan kristalisasi, mengurangi volume produk sehingga dapat mengurangi biaya penyimpanan, pengangkutan, dan pengemasan, untuk diversifikasi produk, dan untuk pemekatan larutan. Faktor-faktor yang dapat mempengaruhi evaporasi adalah suhu dan tekanan, lama evaporasi, luas permukaan, jenis bahan dan viskositas, dan adanya kerak.
Pada evaporasi metode vakum, perbandingan konsentrasi produk yaitu pada sirup 13% memiliki padatan 0,996, larutan gula 50% memiliki padatan 0,53, larutan gula 40% memiliki padatan 1,89, dan larutan gula 30% memiliki padatan 1,075. Konsentrasi yang tinggi memiliki padatan yang lebih sedikit daripada larrutan dengan konsentrasi rendah. Total padatan menunjukkan jumlah padatan yang teruapkan. Perbandingan waktu untuk memekatkan yaitu pada sirup membutuhkan waktu 10,43 menit untuk menguapkan sebanyak 433 gram, pada larutan gula 50% membutuhkan waktu 4,5 menit untuk menguapkan sebanyak 34 gram, pada larutan gula 40% membutuhkan waktu 10,29 menit untuk menguapkan sebanyak 431 gram, pada larutan gula 30% membutuhkan waktu 14,20 menit untuk menguapkan sebanyak 385 gram. Dapat diketahui bahwa semakin lama waktu, jumlah air yang teruapkan semakin banyak dan viskositas bahan semakin meningkat seiring banyaknya jumlah air yang teruapkan. Pengaruh konsentrasi awal terhadap waktu yaitu pada sirup dengan konsentrasi 13% diuapkan menjadi konsentrasi 99,6% membutuhkan waktu 10,43 menit, larutan gula 50% menjadi konsentrasi 53% membutuhkan waktu 4,5 menit, pada larutan gula 40% menjadi konsentrasi 189% membutuhkan waktu 10,29 menit, dan larutan gula 30% menjadi 107,5% membutuhkan waktu 14,20 menit. Dapat diketahui bahwa semakin lama waktu, konsentrasi larutan juga semakin meningkat karena jumlah air yang diuapkan semakin banyak.
lamanya waktu evaporasi maka suhu semakin meningkat. Suhu meningkat seiring dengan banyaknya konsentrasi (jumlah) padatan terlarut seperti gula. Pada grafik hubungan massa larutan (y) dan suhu evaporasi (x) menunjukkan adanya penurunan massa seiring meningkatnya suhu. Grafik hubungan massa larutan (y) terhadap suhu evaporasi (x) didapat hasil terbaik yaitu larutan gula dengan konsentrasi 50% yang memiliki pengurangan massa terbesar dan peningkatan suhu terkecil. Dibandingkan dengan evaporasi atmosferik, evaporasi vakum memiliki jumlah air teruapkan per waktu lebih tinggi.
PENILAIAN
Rubrik Penilaian Keaktifan Praktikan :
N O KOMPETENSI Nilai Maksim al Sangat Baik (100%) Baik (75%) Cuku p (50%) Kuran g (25%) JUMLA H 1. Mampu melakukan persiapan bahan yang akan dilakukan proses evaporasi 15 2. Mampu melakukan proses evaporasi vakum pada bahan pangan 25 3. Mampu melakukan proses evaporasi atmosferikpada bahan pangan 25 4. Mampu melakukan analisis waktu proses evaporasi dengan jenis dan konsentrasi bahan yang diproses
35
TOTAL NILAI
Jenis Penilaian Nilai
Maksim al
Nilai yang diperoleh
Diagram Alir 10
Data Hasil Pengamatan 10
Pembahasan laporan 70
DAFTAR PUSTAKA
Botani, Fauzi. 2008. Pengaruh Suhu Evaporasi Terhadap Kualitas dan Nilai
Organoleptik Susu Kental Manis. Padang: Universitas Andalas
Effendi, Mas’ud. 2015. Satuan Operasi dan Proses Evaporasi. Malang: Universitas Brawijaya
Krisnawan, Budi. 2013. Perencanaan Instalasi Air Conditioning di Ruang Pengajaran Umum PSD III Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas
Diponegoro Semarang. Semarang: Universitas Diponegoro
Nisa, Khairun. 2006. Evaporator Prinsip Kerja dan Peralatan. Yogyakarta: Universitas Gadjah Mada
DAFTAR PUSTAKA TAMBAHAN
Elisa. 2009. Evaporator-Dasar Perancangan Alat. Diunduh pada tanggal 10 Mei
2016 [elisa.ugm.ac.id/user/archive/.../0d52442
7701a5b501573d620e05d0b03pdf
Icuk, E. 2006. Evaporator - Prinsip Kerja Dan Peralatan. Surabaya: Universitas Airlangga
Jamaluddin. 2011. Pengaruh Suhu dan Tekanan Vakum Terhadap Penguapan Air, Perubahan Volume dan Rasio Densitas Keripik Buah Selama Dalam
Penggorengan Vakum. Jurnal Teknologi Pertanian 12(2)
Joharman, T. 2006. Studi Pengaruh Suhu dan Lama Evaporasi ada Proses
Pemekatan Gelatin. Skripsi. Bogor: Institut Pertanian Bogor
Meikapasa dan I. Gusti. 2016. Karakteristik Total Padatan Terlarut (TPT), Stabilitas Likopen dan Vitamin C Saus Tomat Pada Berbagai Kombinasi Suhu dan
Waktu Pemasakan. Ganec Swara 10(1)
Triwulandari dan R. Zawawi. 2010. Simulasi Proses Evaporasi Nira Dalam Falling
Film Evaporator Dengan Adanya Aliran Udara. Surabaya: Institut Teknologi
Sepuluh Nopember