Download - LAPORAN SATOP
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Benda yang ada di sekeliling kita mempunyai massa yang berbeda. Dengan
adanya massa ini, manusia dapat memanfaatkan dan berinteraksi antara beberapa
benda yang ada. Salah satu dari sifat massa ini sangatlah unik, karena massa suatu
benda akan tetap konstan hanya saja benda itu dapat berubah fase dari fase yang
satu kepada fase selanjutnya. Faktor suhu merupakan hal yang sangat berpengaruh
dalah perubahan fase tersebut.
Dapat dikatakan bahwa massa yang ada di alam ini yaitu konstan. Hanya saja
keberadaan dari massa ini dapat beralih dari satu wujud ke dalam wujud yang lain.
Keberadaannya ini sangat menentukan dalam berbagai kegiatan manusia, baik itu
teknologi yang canggih ataupun kegiatan manusia biasa yang hanya dibantu
dengan menggunakan pesawat sederhana. Terlebih dalam dunia pertanian yang
menggeluti tentang pengeringan, percampuran dan pemisahan dua zat. Dengan
adanya sifat ini, suatu kegiatan seperti penyulingan, proses pengkristalan, dan
pengentalan dapat terjadi dengan bantuan suhu serta beberapa faktor pendukung
lainnya. Berdasarkan berbagai keuntungan diatas, maka dilakukanlah sebuah
analisis yang mengkaji tentang kesetimbangan massa.
1.2 Tujuan
Tujuan dari praktikum kesetimbangan massa ini yaitu :
a. Untuk mengetahui kesetimbangan massa secara umum
b. Dapat memahami keadaan system steady dan unsteady state
c. Menentukan model neraca massa steady state pada alir massa dan
unsteady state pada komponen gula
d. Mengetahui cara membaca kandungan gula suatu larutan
e. Mengetahui proses pengentalan dan pengenceran larutan gula
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Massa
Hukum Newton yang dipelajari pada materi-materi mata kuliah
sebelumnya menggunakan konsep massa. Newton menggunakan konsep massa
sebagai sinonim jumlah zat. Pandangan mengenai massa benda seperti ini tidak
terlalu tepat karena Jumlah zat tidak terdefinisi dengan baik. Tidak ada cara
praktis untuk menghitung partikel-partkel tersebut. Intinya, massa merupakan
ukuran inersia/kelembaman suatu benda (kemampuan mempertahankan keadaan
suatu gerak).
Ketika makin besar massa suatu benda, maka makin sulit mengubah
keadaan gerak benda tersebut. Semakin besar massa benda, semakin sulit atau
menghentikannya ketika sedang bergerak atau merubah gerakannya keluar dari
lintasannya. Dapat kita katakan bahwa semakin besar massa benda, semakin besar
hambatan benda tersebut untuk dipercepat. Dalam kehidupan sehari-hari kita
sering menjumpai konsep ini. Dapat diambil contoh yaitu ketika sebuah truk
gandeng bergerak hal itu lebih sulit dihentikan dibandingkan dengan sebuah taxi.
Jika sebuah gaya menghasilkan percepatan yang besar, maka massa benda kecil;
jika gaya yang sama menyebabkan percepatan kecil, maka massa benda besar.
Satuan Sistem Internasional untuk massa adalah Kilogram (kg). Lambang
massa adalah m, yang merupakan inisial dari kata mass (kata massa dalam bahasa
inggris). Lambang ini merupakan ketetapan yang dibuat untuk penyeragaman.
Massa merupakan besaran skalar, yakni besaran yang hanya mempunyai
nilai/besar saja.
2.2 Hukum konservasi massa
Hukum konservasi masa yaitu hukum yang menyatakan bahwa dalam reaksi
kimia akan disertai dengan perubahan energi yang terjadi. Hal ini telah
dirumuskan oleh einsten, bahwa massa dapat diubah menjadi energi. Adapun
tujuan konservasi massa ini adalah untuk membuktikan teori flogiston oleh
friestley yang melakukan percobaan dengan melakukan percobaan pembakaran
terhadap oksida logam.
Menurut teori flogiston, bila kapur raksasa (oksida logam) dibakar akan
membentuk logam raksa dan suatu gas. Gas tersebut dinamakan udara tak
berflogiston, yaitu sesuatu dilepaskan dari materi yang terbakar dan terjadi
pengurangan massa. Lavoisier mencoba mengungkapkan kebenaran dari teori
flogiston dengan melakukan percobaan pembakaran timah wadah yang tertutup
dan yang terbuka. Dari percobaan tersebut ditemukan fakta:
1. Apabila dilakukan pembakaran pada wadah terbuka dapat menambah berat
zat yang dibakar, hal tersebut karena zat-zat yang terbakar menyerap sesuatu
dari udara yang mengakibatkan terjadinya perubahan massa.
2. Apabila dilakukan diwadah tertutup (tidak ada materi lain selain materi
yang dibakar) tidak akan menimbulkan perubahan massa. Karena tidak ada
materi yang diserap ataupun dibebaskan, sehingga massa zat yang dibakar
tidak mengalami perubahan.
Dari percobaan lavoiser menyimpulkan bahwa massa zat-zat sebelum
bereaksi sama dengan massa zat-zat setelah bereaksi. Tidak ada perubahan yang
terjadi pada zat tersebut. Pernyataan ini dikenal dengan hukum konservasi massa.
Selain itu, ia juga menyanggah adanya flogiston seperti diungkapkan priestley.
Lavoiser berpendapat bahwa udara mengandung gas oksigen pada saat
pembakaran, terjadi reaksi yang dibakar dengan oksigen udara.
Massa tidak dapat diciptakan dan tidak dapat dimusnahkan. Dalam semua
proses bahan yang masuk sama dengan bahan yang keluar Dengan adanya
akumulasi : input = output + akumulasi.
Proses steady state : input = output
2.3 Larutan, Pengentalan dan Pengenceran
Larutan didefinisikan sebagai campuran homogen antara dua atau lebih zat
yang terdispersi baik sebagai molekul, atom maupun ion yang komposisinya dapat
bervariasi. Larutan dapat berupa gas, cairan atau padatan. Larutan encer adalah
larutan yang mengandung sejumlah kecil solute, relatif terhadap jumlah pelarut.
Sedangkan larutan pekat adalah larutan yang mengandung sebagian besar solute.
Solute adalah zat terlarut, sedangkan solvent (pelarut) adalah medium dalam mana
solute terlarut (Baroroh, 2004).
Konsentrasi digunakan untuk menyatakan kkonsentrasi larutan secara
kualitatif. Konsentrasi adalah perbandingan jumlah zat terlarut dan jumlah pelarut,
dinyatakan dalam satuan volume (berat, mol) zat terlarut dalam sejumlah volume
tertentu dari pelarut. Berdasarkan hal ini muncul satuan-satuan konsentrasi, yaitu
fraksi mol, molaritas, molalitas, normalitas, ppm serta ditambah dengan persen
massa dan persen volume (Baroroh, 2004).
Pengentalan merupakan proses meningkatnya konsentrasi suatu larutan akibat
adanya pencampuran bahan terlarut (gula, gula, dan lain - lain). Sedangkan
pengenceran adalah proses menurunnya konsentrasi suatu larutan akibat adanya
pencampuran bahan pelarut (air). Semakin tinggi konsentrasi maka ikatan antar
partikelnya semakin kuat, sebaliknya semakin rendah konsentrasi maka ikatan
antar partikelnya semakin lemah (Ariani, 2004).
Dari dua kejadian tadi dapat kita ambil kesimpulan bahwa pengenceran
adalah berkurangnya rasio zat terlarut di dalam larutan akibat penambahan
pelarut. Sebaliknya pemekatan adalah bertambahnya rasio konsentrasi zat terlarut
di dalam larutan akibat penambahan zat terlarut.
Pada umumnya zat yang digunakan sebagai pelarut adalah air, selain air yang
berfungsi sebagai pelarut adalah alkohol amoniak, kloroform, benzena, minyak,
asam asetat, akan tetapi kalau menggunakan air biasanya tidak disebutkan
(Gunawan, 2004).
2.4 Konsep Kesetimbangan
Konsep kesetimbangan merupakan parameter pengendali dalam proses
penanganan (khususnya kesetimbangan massa dapat dipakai untuk mengetahui
hasil yang diperoleh dari suatu proses). Konsep kesetimbangan sangat penting
khususnya dalam industri pengolahan pertanian (pangan). Penerapan konsep
kesetimbangan massa digunakan dalam mengkaji tahapan proses baru dan
memperbaiki percobaan dalam pilot plant.
Kesetimbangan massa menerangkan massa bahan yang melewati operasi
pengolahan. Setiap bentuk kesetimbangan didasari oleh hukum konservasi dimana
jika proses berlangsung tanpa terjadi akumulasi, maka massa yang masuk ke
dalam sistem akan sama dengan massa yang ke luar sistem. Didalam suatu proses
fisis atau kimia prinsip hukum kekekalan massa menerangkan bahwa massa tidak
dapat terbentuk atau dihilangkan. Berdasarkan rumus dapat dituliskan sebgai
berikut :
a. Massa masuk = massa ke luar + massa terkumpul
b. Bahan Baku = Produk + Sisa + Bahan baku tertumpuk
c. Jlh mR = Jlh mP + Jlh mW + Jlh m S
d. Jlh mR = mR1 + mR2 + mR3
(Total bhn baku)
e. Jlh mP = mP1 + mP2 + mP3
(= total produk)
f. Jlh mW = mW1 + mW2 + mW3
(Total sisa)
g. Jlh mS = m S1 + mS2 + mS3
(Total bahan baku terakumulasi)
Jika tidak terjadi perubahan kimia selama proses berlangsung, hukum
konservasi massa tetap digunakan sehigga bahan yang masuk (mA) akan sama
dengan bahan yang ke luar (mA) di tambah dengan bahan di dalam proses (mA).
2.5 Refraktometer
Refraktometer adalah alat yang digunakan untuk mengukur kadar /
konsentrasi bahan terlarut misalnya : Gula, Garam, Protein dsb. Prinsip kerja dari
refractometer sesuai dengan namanya adalah dengan memanfaatkan refraksi
cahaya. Refractometer ditemukan oleh Dr. Ernst Abbe seorang ilmuwan dari
German pada permulaan abad 20 (Raharjo, 2010).
Refraktometer adalah alat untuk mengukur nilai kadar garam pada air. Alat ini
sangat mudah dalam penggunaan dan perawatannya. Untuk menjaga ke akuratan
pembacaan dari refraktometer ini maka kita harus mengenal tiap bagian-bagian
dari alat ini. Alat ini terdiri dari :
1. Probe Refraktometer : Probe berwarna biru ini merupakan bagian yang
paling sensitif dari refraktometer. Probe berfungsi untuk membaca kadar
garam pada air. Jangan biarkan probe tergores, karena akan mengurangi ke
akuratan pembacaan.
2. Penutup Probe Refraktometer : Penutup probe berwarna putih transparan,
berfungsi untuk melindungi probe dari debu, atau benda-benda lain yang
dapat membuat probe tergores. Selain itu penutup probe juga berfungsi
untuk menjaga air tidak tergeser/jatuh saat di teteskan ke dalam probe.
Saat digunakan untuk pengukuran buka penutup probe ke arah atas
tetaskan air yang akan di ukur lalu turunkan penutup probe secara
perlahan.
3. Mur Kalibrasi : Mur kalibrasi berfungsi untuk menyesuaikan nilai bacaan
dari refraktometer, di gunakan apabila refraktometer ketika membaca air
aquades tidak menunjukkan nilai nol.
4. Handle/Pegangan : Handle/Pegangan berupa grid yang memanjang dari
bagian mur kalibrasi sampai pengatur cahaya. Handle/ pegangan berfungsi
untuk memegang refraktometer. Grid membuat refraktometer mudah
dipegang.
5. Pengatur Cahaya : pengatur cahaya berfungsi untuk mengatur cahaya yang
masuk, sehingga dalam melihat hasil bacaan menjadi lebih jelas.
6. Lensa : lensa berfungsi untuk mata dalam melihat hasil bacaan dari kadar
garam pada air.
Setelah kita mengenal bagian – bagian dari refraktometer, kita dapat dengan
mudah menggunakan dan merawat refraktometer. Untuk membersihkan probe
refraktometer yang telah di gunakan dapat dilakukan dengan menggunakan tissue
yang di basahi oleh air aqudes. Tissue yang telah basah di sapukan ke probe
secara perlahan dan searah.
2.6 Satuan Brix
Satuan brix merupakan satuan yang digunakan untuk menunjukan kadar gula
yang terlarut dalam suatu larutan. Semakin tinggi derajat brix nya maka semakin
manis larutan tersebut. Sebagai contoh kasus dalam pengolahan nira bahwa nilai
Brix adalah gambaran seberapa banyak zat pada terlarut dalam nira. Di dalam
padatan terlarut tersebut terkandung gula dan komponen bukan gula. Sebagai
gambaran, bila diperoleh nilai Brix 17% maka dalam setiap 100 bagian nira
terdiri dari 17 bagian Brix dan 83 bagian air.
Brix ialah zat padat kering terlarut dalam suatu larutan (gram per 100 gram
larutan) yang dihitung sebagai sukrosa. Zat yang terlarut seperti gula (sukrosa,
glukosa, fruktosa, dan lain-lain), atau garam-garam klorida atau sulfat dari kalium,
natrium, kalsium, dan lain-lain merespon dirinya sebagai brix dan dihitung setara
dengan sukrosa (Risvan, 2009).
Brix adalah jumlah zat padat semu yang larut (dalam gr) setiap 100 gr larutan.
Jadi misalnya brix nira = 16 %, artinya bahwa dari 100 gram nira, 16 gram
merupakan zat padat terlarut dan 84 gram adalah air. Untuk mengetahui
banyaknya zat padat yang terlarut dalam larutan (brix) diperlukan suatu alat ukur.
(Risvan,2008).
Menurut Diding Suhandy (2008) derajat Brix merupakan satuan yang umum
digunakan untuk mengukur KPT dalam suatu larutan. Sebagian besar kandungan
padatan terlarut (KPT) pada buah terdiri atas gula-gula sederhana seperti fruktosa,
glukosa dan sukrosa.
BAB III
METODOLOGI
3.1 Alat dan Bahan
Alat yang digunakan dalam praktikum kesetimbangan massa kali ini yaitu :
a. Gelas ukur 100 ml
b. Gelas kur 200 ml
c. 2 buah pipet
d. Penggaris
e. 2 buah batang pengaduk
f. Stopwatch
g. Refraktometer
h. Timbangan
Bahan yang digunakan dalam praktikum kali ini yaitu :
a. Air sebagai pelarut
b. Gula Pasir sebagai zat terlarut
c. Madu sebagai zat terlarut
3.2 Prosedur Praktikum
a. Membersihkan terlebih dahulu peralatan yang akan digunakan
b. Memasang peralatan tangki continue
c. Menimbang gula yang akan dilarutkan
d. Mencampurkan larutan gula pekat dengan air yang ada dalam toples 1
e. Mengisi air pada dua toples dan bahan yang akan diuji yaitu :
o Pada percobaan gula, air pada toples satu yaitu 600 ml dan pada
toples du yaitu 300 ml serta gula sebanyak 300 ml
o Pada percobaan madu, yaitu air pada toples satu 500 ml dan pada
toples dua 600 ml serta madu sebanyak 110 ml
f. Melepasakan lipatan selang sehingga aliran tidak terhambat. Kemudian
memulai menghitung 3 menit pertama sambil mengaduk kedua cairan
dalam toples menggunakan batang pengaduk
g. Mengambil sampel dalam larutan gula dan madu untuk diuji kembali
kadarnya dengan menggunkaan refraktometer
h. Dalam uji coba tersebut menentukan volume maksimum tangki (V) ketika
pengaduk sedang berjalan dan tentukan laju alir input (QF : ml/detik)
output (QR : ml/detik) sehingga tercapai kondisi steady state (QF=QR)
i. Masing masing kelompok kebagian mengukur dalam interval 3 menit
sebanyak dua kali.
j. Membuat grafik konsentrasi gula (ln(Xf-X)) terhadap waktu (t)
berdasarkan hasil percobaan dan menentukan model persamaan dari grafik
tersebut (y= ax + b)
BAB IV
HASIL PERCOBAAN
4.1 Hasil
4.1.1 Pengentalan dan pengenceran madu
Tabel 1. Pengentalan dan pengenceran madu
Waktu
(menit
)
Pengenceran
(%)Ln(Xf-Xt)
Pengentalan
(%)Ln(Xf-Xt)
0 15 - 0 2,708
3 14,5 0,69 0,1 2,667
6 14 0 0,1 2,631
9 13 0,693 1 2,484
12 12,8 0,788 1,8 2,397
15 12,8 0,788 2 2,379
18 12,7 0,832 2,1 2,360
21 12 1,098 2,8 2,219
24 10,8 1,547 3,1 2,041
27 11,7 1,193 3,1 2,1517
30 11,2 1,335 3,2 2,066
Grafik 1. Pengenceran madu
0 5 10 15 20 25 30 350
2
4
6
8
10
12
14
16Y-Val-uesLinear (Y-Val-ues)
waktu (menit)
Peng
ence
ran
(%)
Xf = massa terlarut
massa terlarut+massa pelarutx100 %= 110
500+110x100 %=18 %
Grafik 2. Waktu dan Pengentalan madu
0 5 10 15 20 25 30 350
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5Y-Val-uesLinear (Y-Val-ues)
waktu (menit)
Peng
ence
ran
(%)
4.1.2 Pengentalan dan pengenceran gula
Tabel 1. Pengentalan dan pengenceran gula
Waktu
(menit
)
Pengenceran
(%)Ln(Xf-Xt)
Pengentalan
(%)Ln(Xf-Xt)
0 - - 0 2,708
3 - - 0,2 2,667
6 - - 1 2,631
9 - - 1,6 2,484
12 - - 5 2,397
15 - - 6,8 2,379
18 - - 7,9 2,360
21 - - 11,4 2,219
24 - - 12,2 2,041
27 - - 14,8 2,1517
30 - - 15,2 2,066
Xf = massa terlarut
massa terlarut+massa pelarutx100 %= 300
300+300x100 %=0,5 %
Grafik 2. Waktu dan Pengentalan gula
0 5 10 15 20 25 30 350
2
4
6
8
10
12
14
16
Y-Values
Linear (Y-Val-ues)
waktu (menit)
Peng
ence
ran
(%)
BAB V
PEMBAHASAN
5.1 Pembahasan
Praktikum kesetimbangan massa ini membahas tentang perpindahan partikel
yang terkandung dari suatu zat pada zat yang lainnya. Perbedaan konsentrasi
merupakan penyebab dari perpindahan ini. Sebagaimana perlakuan yang
dilakukan pada praktikum kali ini, larutan yang satu berisi air dan larutan yang
kedua berisi air dan gula. Dengan menggunakan selang yang menghubungkan
antara tabung tadi, maka perpindahan akan terjadi dari cairan yang memiliki
konsentrasi tinggi ke konsentrasi rendah.
Berdasarkan analisi yang dihasilkan, setelah cairan itu diaduk dan dibuka
dengan waktu tiap perputaran selama tiga menit maka konsentrasi kandungan gula
dari kedua tabung itu berubah yaitu terjadi pengentalalan pada cairan yang
awalnya hanya berisi air mineral. Tetapi pada praktikum ini pengenceran yang
terjadi pada larutan gula tidak dapat diketuhi besarnya, karena cairan tidak dapat
dilihat dari penggunaan alat refraktometer.
Namun, dengan skala yang kecil sehingga menyulitkan dalam membaca
skalanya ini. Selain itu, dengan ketidak ketelitian dalam membaca skala ini maka
hasil yang dihasilkan tidak sesuai seratus persen dengan teori, yang menyatakan
bahwa perpindahan zat ini berlangsung secara linier naik atau turun. Dalam
praktikum ini data pengenceran pada larutan gula tidak dapat terbaca dikarenakan
pengadukannya kurang karena dalam waktu 30 menit atau 3 menit selama 10 kali
tidak dapat dihitung tingkat kekentalannya oleh refraktometer, selain dalam
mengaduk larutan, kesalahan yang terjadi juga diakibatkan mungki kurang
bersihnya refraktometer ketika mau digunakan. Tetapi konsentrasi cairan dalam
tabung ini memiliki konsentrasi yang berbeda.
Besarnya volume air yang dimsaukan kedalam tabung sebagai pelarut sangat
mempengaruhi terhadap laju aliran konsentrasi gula tersebut. Dengan memasukan
gula sebanyak 300 ml dan memasukan air dengan jumlah yang sama laju
konsentrasi gula tersebut cukup lama. Hal ini terbukti ketika larutan sudah diaduk
selama 30 menit masih tidak terlihat pengenceran yang terjadi ketika dilakukan
pengukuran dengan refraktometer.
Berdasarkan teori, kegiatan percobaan ini harus diselesaikan sampai
terjadinya kesetimbangan konsentrasi pada kedua cairan kerja tersebut. Namun,
dengan keterbatasan waktu, praktikum ini hanya dibatas dengan waktu percobaan
selama 30 menit dan masing masing kelompok hanya mempraktikannya sebanyak
satu kali. Ada yang melakukan percobaan dengan gula dan ada yang melakukan
percobaan dengan madu.
Ketika dilakukan percobaan pada madu maka disini terjadi pengentalan dan
pengeneran yang dapat diukur besarnya dengan refraktometer.pengentalan yang
terjadi yaitu dari 15 % sampai 11,2 %. Sedangkan pengenceran pada gelas
satunya lagi yaitu dari 0 % sampai 3,2 %.
Refraktometer yang digunakan dalam praktikum ini hanya terdiri dari satu
buah. Hal ini tentu akan menghambat dari pembacaannya secara baik dan benar.
Pembacaan ini dapat dilakukan dengan memperhatikan jarak anatara perbedaan
warna antara warna biru dan putih. Namun, ketika keran itu dibuka kemudian
diaduk dan dianalisis juga, pada tabung awal memiliki kandungan gula sebanyak
15 dan pada air mineral 0, yang asalnya tidak memiliki kandungan gula maka tiga
menit selanjutnya terbaca skala menunjukan bahwa terjadi kegiatan pengentalan.
Pengentalan ini ditentukan oleh, terbacanya skala refraktometer yang menunjukan
angka 0,1.
BAB VI
PENUTUP
6.1 Kesimpulan
Kesimpulan dari praktikum tentang kesetimbangan massa ini adalah sebagai
berikut :
1. Perpindahan zat akan terjadi ketika terdapat perbedaan konsentrasi
2. Perpindahan konsentrasi antara satu zat dengan zat yang lainnya hanya
terjadi perpindakah konsentrasi tanpa disertai dengan perpindahan
zatnya.
3. Jika pengamatan dilakukan lebih lama akan ditemukan titik pertemuan
atau titik keseimbangan. Dimana grafik pengenceran dan pengentalan
akan bertemu, maka pada saat itu titik equilibrium terbentuk.
4. Titik pengenceran terhadap gula pasir tidak ditemukan.
6.2 Saran
Berdasarkan praktikum yang telah dilakukan, penyusun menyarankan :
a. Setiap yang akan praktikan harus menguasai materinya terlebh dahulu
sebelum praktikum berlangsung
b. Untuk menghindari pengambilan kesalahan dalam pengambilan sampel
maka cucilah terlebih dahulu pipet yang telah digunakan sebelun
digunakan untuk pengambilan sampel berikutnya
c. Alat yang digunakan pastikan dalam keadaan bersih dan sudah
dikalibrasikan, karena akan mempengaruhi percobaan yang dilakukan.
d. Apabila ada kekeliruan yang terjadi saat praktikum maka praktikan harus
menanyakannya kepada asisten dosen ataupun terhadap pihak labratorium
e. Setelah praktikum selesai alat yang digunakan dibersihkan sampai bersih.
Dan disimpan kembali ketempatnya.
DAFTAR PUSTAKA
Nurjanah, Syarifah dkk. 2011. Penuntun Praktikum Satuan Operasi Industri.
Bandung : Universitas Padjadjaran
Sidik Purnomo, 2008. Massa, Berat, Gaya Normal
Dakses Pada Tanggal 06 April 2012, Jam 20.13 Wib
http://id.wikipedia.org/wiki/Neraca_massa
diakses pada tanggal 06 April 2012, jam 20.42
http://annisanfushie.wordpress.com
diakses pada tanggal 06 April 2012, jam 20.53
LAMPIRAN
Gambar 2. Hasil percobaan dengan larutan gula
Gambar 1. Hasil percobaan dengan larutan madu