Laporan Sentrifugasi Cair-Cair

(1)

BAB I

LANDASAN TEORI

Secara umum sentrifugasi adalah proses pemisahan dengan menggunakan gaya sentrifugal sebagai driving force. Pemisahan dapat dilakukan terhadap fasa padat cair tersuspensi maupun campuran berfasa cair-cair. Pada pemisahan dua fasa cair dapat dilakukan apabila kedua cairan mempunyai perbedaan rapat massa. Semakin besar perbedaan rapat massa dari kedua cairan semakin mudah dipisahkan dengan cara sentrifugasi. Semakin mudah dipisahkan yang dimaksud adalah semakin kecil energi yang diperlukan untuk proses pemisahannya.

Dua cairan yang dipisahkan dengan metode sentrifugasi biasanya berbentuk dua fasa cair yang teremulsi. Pemisahan paling sering kita jumpai dalam industri adalah pemisahan lemak yang terdapat dalam susu full cream. Dengan sentrifugasi dipisahkan lemaknya sehingga diperoleh susu skim, susu dengan kadar lemak yang rendah, yaitu berkisar ±3% berat. Dalam keperluan lain operasi sentrifugasi juga dapat berfungsi ganda, yaitu sebagai pemisah untuk campuran maupun sebagai operasi yang membantu proses pengeringan bahan. Fungsi pengeringan utamanya biasanya adalah adanya tarikan udara vakum atau suhu yang agak tinggi.

Salah satu teknik yang dapat dipergunakan untuk memisahkan campuran ini adalah teknik sentrifugasi, yaitu metode yang digunakan dalam untuk mempercepat proses pengendapan dengan memberikan gaya sentrifugal pada partikel-partikelnya.

Gaya sentifugal adalah gaya yang terjadi akibat adanya putaran, arah gayanya adalah dari titik pusat putaran keluar menuju jari-jari luar. Pemisahan menggunakan gaya ini pada penerapannya biasanya dikenakan pada pemisahan fasa padat dengan fasa cair yang tercampur. Pemisahan menggunakan gaya ini dilakukan apabila perbedaan densitas antara kedua fasa tidak terlalu besar, bisa dalam bentuk campuran suspensi, sehingga pemisahan dengan gravitasi sukar dilakukan.

(2)

Pemisahan sentrifugal menggunakan prinsip dimana objek diputar secara horizontal pada jarak tertentu. Apabila objek berotasi di dalam tabung atau silinder yang berisi campuran cairan dan partikel, maka campuran tersebut dapat bergerak menuju pusat rotasi, namun hal tersebut tidak terjadi karena adanya gaya yang berlawanan yang menuju ke arah dinding luar silinder atau tabung, gaya tersebut adalah gaya sentrifugasi. Gaya inilah yang menyebabkan partikel-partikel menuju dinding tabung dan terakumulasi membentuk endapan.

Pemisahan antara dua fasa cair yang membentuk emulsi juga dapat dilakukan dengan cara pemberian gaya sentrifugal. Gaya ini berfungsi ganda, yaitu sebagai perusak sistem emulsi dan memisahkan kedua fasa cairnya.

Peralatan sentrifugasi untuk memisahkan dua fasa cair dapat dikelompokkan menjadi dua tipe, yaitu turbular centifuge dan disk bowl centrifuge.

Centrifuge yang digunakan dalam percobaan ini adalah disc bowl yang beroperasi secara batch. Alat ini terdiri dari piringan – piringan berbentuk mangkok tersusun membentuk satu kesatuan. Tiap piringan terdapat lubang kecil ditengah untuk jalannya umpan, sedangkan piringan mangkok membentuk celah sebagai jalan keluar untuk masing-masing cairan yang mengandung berat jenis berbeda, setelah dikenai gaya sentrifugal. Perolehan dari masing-masing celah akan terkumpul dan keluar dari dua jalan yang berbeda.

(3)

Gambar 2. Prinsip Kerja Disk Bowl Centrifuge

Sentrifugasi digunakan dalam pemisahan krim susu untuk menghasilkan dan skim susu. Disc bowl centrifuge biasanya digunakan untuk tugas ini. Mereka mungkin kedap disegel dan dilengkapi dengan pompa sentripetal. Biasanya susu dipanaskan sampai antara 40°C dan 50°C sebelum pemisahan, untuk mengurangi kekentalan dan mengoptimalkan perbedaan densitas antara fasa lemak dan berair. Isi lemak yang susu skim dapat dikurangi hingga kurang dari 0,05%. Meskipun proses kontinu, padatan larut hadir dalam susu (partikel kotoran, kasein micelles, mikroorganisme) membangun seperti lumpur dalam mangkuk sentrifugal. Mangkuk harus membersihkan pada interval. Alternatifnya, nozzle atau membuka diri sentrifugal dapat digunakan, tetapi dengan outlet untuk krim dan susu skim serta lumpur. Lemak dapat pulih oleh sentrifugasi.

Ada banyak aplikasi lain untuk sentrifugasi dalam pengolahan makanan, misalnya mangkuk berbentuk tabung mesin untuk mengklarifikasi sari dan gula sirup memisahkan hewan darah ke dalam plasma dan hemoglobin, nozzle dan mesin membuka diri untuk dewatering pati dan sentrifuge untuk memulihkan

(4)

decanting hewan dan tumbuhan protein, memisahkan lemak dari daging dan memisahkan comminuted kopi dan teh slurries.

Begitu pula dalam proses pembuatan minyak kelapa, dimana teknik pemisahan sentrifugasi cukup berperan. Buah kelapa dihancurkan, dan diperas sehingga didapat bagian santan. Didalam santan terdapat campuran minyak dengan air. Dengan melakukan sentrifugasi dengan kecepatan antara 3000-3500 rpm, maka terjadi pemisahan dan terdapat dua bagian yaitu fraksi kaya minyak (krim) dan fraksi miskin minyak (skim). Selanjutnya krim diasamkan, kemudian diberi perlakuan sentrifugasi sekali lagi untuk memisahkan minyak dari bagian bukan minyak.

Dalam pengolahan minyak kelapa, sering juga dilakukan modifikasi khususnya dalam pemisahan krim untuk mendapatkan bagian minyak. Modifikasi tersebut dilakukan dengan cara pemanasan krim, dan akan dihasilkan padatan dan minyak, selanjutnya dengan penyaringan kita dapatkan minyak kelapa yang bersih dan jernih.

Perhitungan Gaya Sentrifugal (F’c)

Gaya sentrifugal dapat dirumuskan sebagai berikut : dimana,

Fc : gaya sentrifugal (Newton) F’c : gaya sentrifugal tiap satuan

massa (Newton/kg) : kecepatan sudut (rad)

N : kecepatan putar (rotasi/detik) r : jari-jari (m) m : massa (kg)

(5)

BAB II

TUJUAN

Tujuan dari percobaan fluidisasi padat-gas ini antara lain :

1. Memisahkan minyak dan air pada emulsi minyak dalam air (santan kelapa). 2. Mengetahui pengaruh besar gaya sentrifugal (Fc) terhadap perbandingan

volume perolehan fasa ringan dan fasa berat.

3. Mengetahui pengaruh besar gaya sentrifugal (Fc) terhadap tingkat pemisahan. 4. Mengetahui tingkat pemisahan yang dilakukan satu tahap dengan dua tahap

(6)

BAB III

HASIL PERCOBAAN

3.1. Kurva Hubungan Antara F’c Terhadap Volume Light dan Heavy Liquid Umpan ke- N (rpm) (ml) (ml) 1 13476.4 500 1300 2 16090.4 530 1400 y = 0.0007x + 429.5 R² = 1 y = 0.0025x + 1065 R² = 1 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 10000 60000 110000 160000 Vo lum e (m l) F’c (Newton/kg)

Kurva Hubungan F'

_c

dengan Volume

Light Liquid Heavy Liquid Linear (Light Liquid) Linear (Heavy Liquid)

(7)

3.2. Kurva Hubungan Antara F’c Terhadap Densitas Light dan Heavy Liquid

Umpan ke- N (rpm) (gr/ml) (gr/ml)

1 13476.4 0.988 0.988

2 16090.4 0.996 0.998

3.3. Tabel Data Hasil Perhitungan

Umpan ke- N (rpm) (gr/ml) (gr/ml) (gr/ml) (ml) (ml) 1 13476.4 0.996 0.988 0.988 500 1300 2 16090.4 0.996 0.996 0.998 530 1400 y = 0.988 R² = #N/A y = 2E-07x + 0.9692 R² = 1 0.987 0.988 0.989 0.99 0.991 0.992 0.993 0.994 0.995 0.996 0.997 50000 100000 150000 Den sita s (g r/m l) F’c (Newton/kg)

Kurva Hubungan F'

_c

dengan

Densitas

(8)

BAB IV

(9)

DAFTAR PUSTAKA

Bernasconi, G, H. Gester, H. Hauser, H. Stauble, dan E. Schneiter. 1995.

Teknologi Kimia. Bagian 2. Diterjemahkan oleh Dr. Ir. Lienda Handojo, M. Eng. Jakarta : PT Pradnya Paramita.

Djauhari, A. 2002. Peralatan Kontak dan Pemisah Antar Fasa. Diktat kuliah, hal 33-42. Teknik Kimia. Bandung : Politeknik Negeri Bandung.

Geankoplis, C. J. 1993. Transport Processes And Unit Operation. Third Edition, pp 127-132. London : Prentice Hall International.

McCabe,Warren L,dkk. 1999. Operasi Teknik Kimia. Jilid 2. Edisi keempat. Diterjemahkan oleh: Ir. E.Jasjfi,M.Sc. Jakarta: Erlangga.

Tim. 2004. Buku Petunjuk Praktikum Satuan Operasi : Sentrifugasi. Jurusan Teknik Kimia. Bandung : Politeknik Negeri Bandung.

Warren L., Mc Cabe, Julian C. Smith. Peter Harriott. 1990. Unit Operations of Chemical Engineering. Fifth Edition. New York : Mc Graw Hill, Inc. Warren L. , Mc Cabe, Julian C. Smith, dan Peter Harriot. 1990. Operasi Teknik

(10)

LAMPIRAN A

ALAT DAN BAHAN YANG DIGUNAKAN Alat

1. Disk Bowl Centrifuge 1 unit

2. Piknometer 1 buah

3. Gelas kimia 1000 ml 3 buah 4. Gelas kimia 300 ml 1 buah

(11)

5. Beaker plastik 2000 ml 1 buah

6. Neraca timbang 1 buah

7. Tachometer 1 buah

Bahan

1. Air santan kelapa 5 L 2. Aquades

(12)

LAMPIRAN B

DATA PENGAMATAN Volume Awal

Volume santan kelapa awal = 2000 ml

Volume piknometer = 25 ml

Diameter Centrifuge

Diameter centrifuge = 9,5 cm = 0,095 m

Berat Piknometer Berdasarkan Isi

Keadaan Isi Piknometer Berat (gr) Volume (ml)

Kosong 24.2 25 Air penuh 49 25 Umpan1 49.1 2000 Light Umpan1 48.9 500 Heavy Umpan1 48.9 1300 Umpan2 49.1 2000 Light Umpan2 49.1 530 Heavy Umpan2 48.9 1400

Rapat Massa Air

ρair (1 atm, 25°C) = 0,9971 gr/ml = 997,1 kg/m3

Kecepatan Putaran Centrifuge

Putaran ke- Kecepatan Putaran (rpm)

1 13476.4

(13)

LAMPIRAN C

PENGOLAHAN DATA

Umpan1

Volume umpan1 = 2000 ml

Volume light liquid umpan1 = 500 ml Volume heavy liquid umpan1 = 1300 ml

Massa umpan1 = (49,1 – 24,2) gr = 24,9 gr

Massa light liquid umpan1 = (48,9 – 24,2) gr = 24,7 gr Massa heavy liquid umpan1 = (48,9 – 24,2) gr = 24,7 gr

a. Rapat Massa Umpan1

⁄

b. Rapat Massa Light Liquid Umpan1

⁄

c. Rapat Massa Heavy Liquid Umpan1

⁄

(14)

Umpan2

Volume umpan2 = 2000 ml

Volume light liquid umpan2 = 530 ml Volume heavy liquid umpan2 = 1400 ml

Massa umpan2 = (49,1 – 24,2) gr = 24,9 gr

Massa light liquid umpan2 = (49,1 – 24,2) gr = 24,9 gr Massa heavy liquid umpan2 = (48,9 – 24,2) gr = 24,7 gr

a. Rapat Massa Umpan2

⁄

b. Rapat Massa Light Liquid Umpan2

⁄

c. Rapat Massa Heavy Liquid Umpan2

⁄

(15)

Jadi, Umpan ke- N (rpm) (gr/ml) (gr/ml) (gr/ml) (ml) (ml) 1 13476.4 0.996 0.988 0.988 500 1300 2 16090.4 0.996 0.996 0.998 530 1400

Perhitungan Gaya Sentrifugal (F’c)

a. Umpan1 ( ) ⁄ b. Umpan2 ( ) ⁄

(16)

Kurva Hubungan Antara F’c Terhadap Volume Light dan Heavy Liquid Umpan ke- N (rpm) (ml) (ml) 1 13476.4 500 1300 2 16090.4 530 1400 y = 0.0007x + 429.5 R² = 1 y = 0.0025x + 1065 R² = 1 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 10000 60000 110000 160000 Vo lum e (m l) F’c (Newton/kg)

Kurva Hubungan F'

_c

dengan Volume

Light Liquid

Heavy Liquid

Linear (Light Liquid)

(17)

Kurva Hubungan Antara F’c Terhadap Densitas Light dan Heavy Liquid Umpan ke- N (rpm) (gr/ml) (gr/ml) 1 13476.4 0.988 0.988 2 16090.4 0.996 0.998 y = 0.988 R² = #N/A y = 2E-07x + 0.9692 R² = 1 0.987 0.988 0.989 0.99 0.991 0.992 0.993 0.994 0.995 0.996 0.997 50000 70000 90000 110000 130000 150000 Densi ta s (g r/m l) F’c (Newton/kg)

Kurva Hubungan F'

_c