Laporan Sentrifugasi

(1)

BAB I

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

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.

1.2. Tujuan

 Memisahkan minyak dan air pada emulsi minyak dalam air (santan kelapa)

 Mengetahui pengaruh besar gaya sentrifugal terhadap perbandingan volume perolehan fasa ringan dan berat

 Mengetahui pengaruh besar gaya sentrifugal terhadap tinggkat pemisahan

 Mengetahui tingkat pemisahan yang dilakukan satu tahap dengan dua tahap pada operasi pemisahan dua fasa cair dengan peralatan sentrifugasi.

(2)

BAB II

LANDASAN TEORI

Sentrifugasi adalah suatu teknik pemisahan yang digunakan untuk menisahkan suspensi yang jumlahnya Sentrifugasi yang cepat menghasilakan gaya sentrifugal lebih besar sehingga partikel tersusupensi mengendap di dasar tabung reaksi kemudian didekantasi (dipipet). Gaya sentifugal adalah gaya yang terjadi akibat adanya putaran, arah gayanya adalah dari titik pusat putaran keluar menuju jari-jari luar. Pemisahan menggaunakan 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 grafitasi sukar dilakukan.

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.

Bowl centrifuge

(3)

Centrifuse 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.. Gaya sentrifugal, Fc dalam N dapat dirumuskan sebagai berikut :

2      m ar m r Fc ... (SI) dimana, r V 

 ; V = kecepatan tangensial (m/det)

r V m r V r m Fc 2 2           

Kecepatan rotasi dinyatakan sebagai N, dimana N = rev/mnt, sehingga

60 2 N   ; r V V N    2 60 2 60 substitusi ke Fc, menjadi 2  r m Fc 2 60 2        mr N 2 60 2         r N V m V Fc 2 60 2         r N V Fc _

(4)

BAB III

METODOLOGI PERCOBAAN

3.1.Alat dan Bahan

Alat Bahan

 Seperangkat alat disc bowl centrifuge  Beaker plastik 2.000 ml  Piknometer  Gelas kimia  Timbangan analitik  Air Santan 3.2. Prosedur Kerja

1

• Bersihkan bagian – bagian dari sentrifuse dengan cara dicuci • kemudian keringkan sebelum dipakai dalam percobaan.

2

• Susun bagian-bagian dari peralatan sentrifuge sehingga siap pakai.

3

• Siapkan santan yang akan di gunakan

4

• Masukkan ke dalam bejana alat centrifuge kemudian tutup lubang pada alat

5

• Letakkan beker plastik pada masing-masing keluaran, keluaran heavy liquid dan light liquid

6 • Hidupkan peralatan pada kecepatan putaran yang ditentukan pembimbing

7 • Tunggu ±5 menit, atau sampai sentrifuse terdengar stabil

8

• Buka lubang bejana sentrifuse dan tunggu sampai aliran pada masing-masing keluaran berhenti menetes

9 • Catat suhu, rapat massa dan volume masing-masing keluaran

10

• Simpan light liquid fase untuk digabungkan dengan hasil light liquid yang diperoleh dari run pada kecepatan putar yang lain

(5)

3.2.Analisis Data

a. Data Percobaan

No N (rpm)

awal Heavy Light

Keterangan Volume (ml) Massa (gram) Volume (ml) Massa (gram) Volume (ml) Massa (gram)

1 1660 1000 1058.26 400 493.86 450 416.2 Air santan encer

2 2326 1000 1056.16 600 640.56 75 21.56 Air santan kental

3 8570 1000 1061.56 790 835.36 380 437.84 Air santan encer

4 12965 1000 1058.26 200 179.36 480 429 Air santan encer 11

• Lakukan lagi prosedur 1 sampai 9 dengan 3 macam harga putaran berbeda. Besar putaran ditentukan pembimbing

12

• Lakukan prosedur 1 sampai 8 untuk light liquid gabungan, kecepatan putar dipilih yang tertinggi

(6)

b. Perhitungan massa jenis larutan Berat piknometer kosong : 23.33 gr Volume piknometer : 52 mL No ρ awal (gr/ml) ρ heavy (gr/ml) ρ light (gr/ml) 1 1.1829 1.1720 1.1635 2 1.1907 1.1868 1.2268 3 1.1834 1.1733 1.1632 4 1.1893 1.1804 1.1660

c. Perhitungan Gaya Sentrifugal

Data umum yang didapat dari percobaan ini : Jari-jari centrifuse = 9 x 10--22

m.

No. Heavy liquid Light liquid

1. ρ = 1172 kg/L N = 1660 rpm V = 0.4 L 2 60 2         r N V Fc _ = 1172 x 0.09 x ( ) 2 Fc = 1273688 N ρ = 1163.5 kg/L N = 1660 rpm V = 0.45 L 2 60 2         r N V Fc _ = 1163.5 x 0.09 x ( ) 2 Fc = 1422506.9 N 2. ρ = 1186.8 kg/L N = 2326 rpm V = 0.6 L 2 60 2         r N V Fc _ = 1186.8 x 0.09 x ( ) 2 Fc = 3798459.5 N ρ = 1226.8 kg/L N = 2326 rpm V = 0.075 L 2 60 2         r N V Fc _ = 1226.8 x 0.09 x ( ) 2 Fc = 490810.4 N

(7)

3. ρ = 1173.3 kg/L N = 8570 rpm V = 0.79 L 2 60 2         r N V Fc _ = 1173.3 x 0.09 x ( ) 2 Fc = 67120796.6 N ρ = 1163.2 kg/L N = 8570 rpm V = 0.38 L 2 60 2         r N V Fc _ = 1163.2 x 0.09 x ( ) 2 Fc = 32008028.9 N 4. ρ = 1180.4 kg/L N = 12965 rpm V = 0.2 L 2 60 2         r N V Fc _ = 1180.4 x 0.09 x ( ) 2 Fc = 39125827.4 N ρ = 1166 kg/L N = 12965 rpm V = 0.48 L 2 60 2         r N V Fc _ = 1166 x 0.09 x ( ) 2 Fc = 92756451.6 N

 Tabel Kecepatan dan gaya sentrifugal Kecepatan (rpm) Fc heavy (N) Fc light (N) 1660 1273688 1422506.9 2326 3798459.5 490810.4 8570 67120796.6 32008028.9 12965 39125827.4 92756451.6

(8)

d. Grafik

 Grafik Kecepatan Putaran Vs Volume

 Grafik Kecepatan Putaran Vs Gaya Sentrifugal

12965, 200 12965, 480 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 0 5000 10000 15000 Vo lu m e ( m L) Kecepatan (rpm)

Kecepatan vs Volume

Heavy liquid Light liquid -20000000 0 20000000 40000000 60000000 80000000 100000000 0 5000 10000 15000 Gaya Se n tr ifugal Kecepatan

Kecepatan vs Gaya Sentrifugal

Heavy liquid Light liquid

(9)

V.I PEMBAHASAN

Sentrifugasi merupakan salah satu cara untuk memisahkan campuran cair-cair yang memiliki massa jenis yang berbeda secara pengendapan dan penyaringan dengan gaya sentrifugal sebagai gaya dorong. Dalam hal ini, proses sentrifugasi dilakukan untuk memisahkan santan dari air pelarut sehingga santan tersebut memiliki kemurnian cukup tinggi. Santan merupakan suspensi yang mengandung air dan minyak dengan perbandingan tertentu. Biasanya santan lebih banyak mengandung air dan sedikit minyak. Hal ini dapat dibuktikan dari percobaan yaitu dimana telah diperoleh massa jenis santan awal yaitu sekitar 0,99 gr/ml, hampir mendekati massa jenis air 1 gr/ml.

Pada percobaan dilakukan sentrifugasi menggunakan centrifuge untuk memisahkan cairan santan agar hasilnya lebih murni (tidak banyak mengandung air). Dari hasil percobaan dapat dilihat data-data massa jenis santan dan gaya sentrifugal yang diperlukan untuk mendorong cairan agar terpisah, dengan volume awal santan yang dianggap sama yaitu 2 L dan massa yang sedikit berbeda-beda ( pengukuran massa secara analitik ).

Metoda sentrifugasi dengan kecepatan putaran tertentu akan dihasilkan dua larutan dengan massa jenis berbeda. Larutan atas adalah light liquid yaitu larutan dengan massa jenis lebih kecil. Hal ini terlihat dari data dimana massa jenis light liquid lebih kecil dar massa jenis heavy liquid. Light liquid inilah yang merupakan santan Dengan konsentrasi lebih tinggi dari santan awal. Karena selain terlihat dari sifat fisiknya yaitu warna larutan lebih putih juga terlihat dari massa jenis yang lebih kecil menunjukan bahwa kandungan air pelarutnya sudah tidak terlalu banyak. Larutan bawah disebut heavy liquid yaitu larutan dengan massa jenis cukup besar. Dari data terlihat bahwa massa jenis larutan ini hampir mendekati 1 gr/ml karena konsentrasi santan yang encer, berarti secara keseluruhan larutan ini banyak mengandung air.

(10)

Sentrifugasi dilakukan 5x run denagn kecepatan putaran yang berbeda-beda. Kecepatan ini sangat berpengaruh pada gaya yang digunakan untuk memisahkan cairan, yaitu gaya sebanding dengan kuadrat dari putaran seperti pada rumus perhitungan. Pada masing-masing run juga dihasilkan volume dan massa yang tidak tetap. Untuk volume heavy, volumenya terus meningkat sebanding dengan penambahan kecepatan putaran sentrifuge. Sedangkan untuk volume light, volumenya menurun terus sebanding dengan bertambahnya kecepatan putaran sentrifuge. Hal ini menunjukan dengan putaran yang semakin cepat dapat menghasilkan santan yang lebih murni tetapi energi yang dibutuhkannya juga akan lebih besar. Ada beberapa penyimpangan pada grafik kemungkinan kurang akuratnya pengukuran terutama pengukuran volume karena tidak menggunakan alat ukur yang optimal seperti gelas ukur, tetapi hanya menggunakan beaker glass plastik, yang persen penyimpangannya \besar.

VII. KESIMPULAN

Dari percobaan didapatkan:

 Sentrifuge cukup efektif digunakan untuk memisahkan suatu larutan dari suspensi beberapa cairan yang memiliki massa jenis berbeda.

 Pada setiap kecepatan tertentu dapat menghasilkan light liquid dan heavy liquid dengan perbandingan volume tertentu, dimana volume light liquid yang dihasilkan akan terus meningkat sebanding dengan penambahan kecepatan putaran sedangkan volume heavy liquid akan berkurang jika kecepatan putaran ditambah.

 Sentrifuge biasanya digunakan untuk pemurnian beberapa zat.

 Kecepatan putaran akan berpengaruh kepada produk yang akan dihasilkan.

(11)

Jobsheet Praktikum Satuan Operasi. 2004. Pemisahan Sentrifugasi . Jurusan Teknik Kimia Politeknik negeri Bandung.