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.
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.
Gambar 1. Disk Bowl Centrifuge
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
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)
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 pada operasi pemisahan dua fasa cair dengan peralatan sentrifugasi.
BAB III HASIL PERCOBAAN 3.1. Kurva Hubungan Antara F’c Terhadap Volume Light dan Heavy Liquid (ml)
(ml)
Umpan ke-
N (rpm)
1
13476.4
500
1300
2
16090.4
530
1400
Kurva Hubungan F'c dengan Volume 1600
Light Liquid
1400
Heavy Liquid
Volume (ml)
1200
Linear (Light Liquid)
1000
Linear (Heavy Liquid)
800 600
y = 0.0025x + 1065 R² = 1 y = 0.0007x + 429.5 R² = 1
400 200 0 10000
60000 110000 F’c (Newton/kg)
160000
3.2. Kurva Hubungan Antara F’c Terhadap Densitas Light dan Heavy Liquid (gr/ml)
(gr/ml)
N (rpm)
1
13476.4
0.988
0.988
2
16090.4
0.996
0.998
Densitas (gr/ml)
Umpan ke-
0.997 0.996 0.995 0.994 0.993 0.992 0.991 0.99 0.989 0.988 0.987 50000
Kurva Hubungan F'c dengan Densitas Light Liquid Heavy Liquid Linear (Light Liquid) Linear (Heavy Liquid) y = 2E-07x + 0.9692 R² = 1 y = 0.988 R² = #N/A 100000 F’c (Newton/kg)
150000
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
BAB IV PEMBAHASAN DAN KESIMPULAN
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 Kimia. Penerjemah : Ir. E. Jasafi, M.Sc. Jakarta : Erlangga
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
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
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)
24.2
25
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
Kosong Air penuh
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
2
16090.4
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
⁄
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
⁄
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
(
) ⁄
Kurva Hubungan Antara F’c Terhadap Volume Light dan Heavy Liquid
(ml)
(ml)
Umpan ke-
N (rpm)
1
13476.4
500
1300
2
16090.4
530
1400
Kurva Hubungan F'c dengan Volume 1600
Light Liquid
1400
Heavy Liquid
Volume (ml)
1200
Linear (Light Liquid)
1000
Linear (Heavy Liquid)
800 600
y = 0.0025x + 1065 R² = 1
400
y = 0.0007x + 429.5 R² = 1
200 0 10000
60000 110000 F’c (Newton/kg)
160000
Kurva Hubungan Antara F’c Terhadap Densitas Light dan Heavy Liquid
(gr/ml)
(gr/ml)
Umpan ke-
N (rpm)
1
13476.4
0.988
0.988
2
16090.4
0.996
0.998
Kurva Hubungan F'c dengan Densitas 0.997
Densitas (gr/ml)
0.996 0.995
Light Liquid
0.994
Heavy Liquid Linear (Light Liquid)
0.993
Linear (Heavy Liquid)
0.992 0.991
y = 2E-07x + 0.9692 R² = 1
0.99
y = 0.988 R² = #N/A
0.989 0.988 0.987 50000
70000
90000 110000 F’c (Newton/kg)
130000
150000
