sentrifugasi
TRANSCRIPT
LABORATORIUM SATUAN OPERASI
SEMESTER GENAP TAHUN AJARAN 2012/2013
MODUL : SENTRIFUGASI
PEMBIMBING : Ir. Ema H. Muhari MT
Oleh :
Kelompok : II (Dua)
Nama : Agi Iqbal Velayas NIM.111411042
Iffa Ma’rifatunnisa NIM.111411046
Kelas : 2B
PROGRAM STUDI DIPLOMA III TEKNIK KIMIAJURUSAN TEKNIK KIMIA
POLITEKNIK NEGERI BANDUNG
2013
Praktikum : 16 Mei 2013Penyerahan : 23 Mei 2013(Laporan)
LABORATORIUM SATUAN OPERASI
SEMESTER GENAP TAHUN AJARAN 2012/2013
MODUL : SENTRIFUGASI
PEMBIMBING : Ir. Ema H. Muhari MT
Oleh :
Kelompok : II (Dua)
Nama : Agi Iqbal Velayas NIM.111411042
Iffa Ma’rifatunnisa NIM.111411046
Kelas : 2B
PROGRAM STUDI DIPLOMA III TEKNIK KIMIAJURUSAN TEKNIK KIMIA
POLITEKNIK NEGERI BANDUNG
2013
Praktikum : 16 Mei 2013Penyerahan : 23 Mei 2013(Laporan)
LABORATORIUM SATUAN OPERASI
SEMESTER GENAP TAHUN AJARAN 2012/2013
MODUL : SENTRIFUGASI
PEMBIMBING : Ir. Ema H. Muhari MT
Oleh :
Kelompok : II (Dua)
Nama : Agi Iqbal Velayas NIM.111411042
Iffa Ma’rifatunnisa NIM.111411046
Kelas : 2B
PROGRAM STUDI DIPLOMA III TEKNIK KIMIAJURUSAN TEKNIK KIMIA
POLITEKNIK NEGERI BANDUNG
2013
Praktikum : 16 Mei 2013Penyerahan : 23 Mei 2013(Laporan)
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Sentrifugasi adalah proses pemisahan dengan menggunakan gaya sentrifugal (gaya
putaran) sebagai driving force. Selain berfungsi dalam proses pemisahan, sentrifugasi juga
berperan dalam proses pengeringan bahan.
Dalam proses pemisahan, partikel dipisahkan dari liquid dengan adanya gaya
sentrifugal pada berbagai variasi ukuran dan densitas campuran larutan. Pemisahan dapat
dilakukan pada fasa padat-cair maupun campuran berfasa cair-cair. Pada fasa cair-cair dapat
dilakukan apabila kedua cairan memiliki perbedaan rapat massa.
Sebagai contoh, pemisahan fasa cair-cair yang paling sering dijumpai dengan cara
sentrifugasi adalah pemisahan lemak pada susu. Dengan sntrifugasi lemak dapat terpisah
sehingga diperoleh susu skim dan dihasilkan susu dengan kadar lemak yang rendah.
Pemisahan ini dapat terjadi karena adanya perbedaan rapat massa pada cairan tersebut.
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.
Teknik sentrifugasi telah dimanfaatkan baik untuk keperluan penelitian misalnya pada
bidang biologisel dan biologi molekular, maupun untuk industri, misalnya dalam pengayaan
uranium dan pengolahan anggur.
1.2 Tujuan Percobaan
a. Memisahkan minyak dan air pada emulsi minyak dalam air (santan kelapa)
b. Mengetahui pengaruh besar gaya sentrigugal, terhadap perbandingan volume
perolehan fasa ringan dan berat
c. Mengetahui pengaruh besar gaya sentrigugal, terhadap tinggkat pemisahan
d. Mengetahui tingkat pemisahan yang dilakukan satu tahap dengan dua tahap pada
operasi pemisahan dua fasa cair dengan peralatan sentrifugasi.
BAB II
LANDASAN TEORI
Campuran heterogen terdiri dari senyawa-senyawa dengan berat jenis berdekatan sulit
dipisahkan. Senyawa tersebut terendapkan karena adanya grafitasi berjalan sangat lambat.
Bebebrapa campuran senyawa yang memiliki sifat seperti ini adalah koloid seperti emulsi.
Sentrifugasi adalah proses yang memanfaatkan sentrifugal untuk sedimentasi
campuran dengan menggunakan mesin sentrifugal atau pemusing. Gaya sentrifugal adalah
gaya yang terjadi akibat adanya putaran, arah gayanya adalah dari titik pusat putaran keluar
menuju jari-jari luar. Pemisahan antara dua fasa cair yang membentuk emulsi 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 tubular centifuge (gambar 2) dan
disk bowl centrifuge (gambar 3)
Disk bowl 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
Prinsip utama sentrifugasi adalah memisahkan substansi berdasarkan berat enis
molekul dengan cara memberikan gaya sentrifugal sehingga substansi yang lebih berat akan
berada di dasar, sedangkan substansi yang lebih ringan akan terletak di atas. Peralatan
sentrifugasi terdiri dari:
a. Pengendapan sentrifugal
Turbular : pemisahan liquid-liquid emulsion
Disk Bowl : pemisahan liquid-liquid
b. Filtrasi Sentrifugal
Gaya sentrifugal digunakan untuk mendapatkan perbedaan tekanan sehingga slurry
dalam filter akan mengalir ke penyaring.
Dalam alat sentrifugasi terdapat 2 tipe rotor yang digunakan :
1. fixed angle rotors tabung sentrifus diletakkan dengan sudut tertentu terhadap
sumbu rotasi
2. swing out rotors tabung sejajar dengan sumbu rotasi (saat diam) tetapi ketika rotor
bergerak, tabung berayun keluar sehingga mereka sejajar tegak lurus dengan sumbu
rotasi.
Gambar 1 (Mulai dari kiri) fixed angled rotor dan Swing-out rotor
Pada operasi sentrifugal dengan cara pengendapan, kecepatan pengendapan
dipengaruhi oleh kecepatan sudut sedangkan laju alir vvolumetrik umpan dipengaruhi oleh
kecepatan sudut, diameter partikel, densiti partikel dan cairan, viskositas, dan diameter
tabung sentrifugasi
Gambar 2 Tubuler bowl centrifuge Gambar 3 Disk bowl centrifuge
BAB III
METODELOGI PENELITIAN
3.1 Alat dan Bahan yang digunakan
a. Seperangkat alat sentrifugasi (Bowl Centrifuge)
b. Beaker plastik 2000 ml
c. Gelas Kimia
d. Timbangan analitik
e. Air Santan 8.5 Liter
3.2 Gambar Alat Sentrifugasi jenis Disk Bowl Centrifuge
BAB III
METODELOGI PENELITIAN
3.1 Alat dan Bahan yang digunakan
a. Seperangkat alat sentrifugasi (Bowl Centrifuge)
b. Beaker plastik 2000 ml
c. Gelas Kimia
d. Timbangan analitik
e. Air Santan 8.5 Liter
3.2 Gambar Alat Sentrifugasi jenis Disk Bowl Centrifuge
BAB III
METODELOGI PENELITIAN
3.1 Alat dan Bahan yang digunakan
a. Seperangkat alat sentrifugasi (Bowl Centrifuge)
b. Beaker plastik 2000 ml
c. Gelas Kimia
d. Timbangan analitik
e. Air Santan 8.5 Liter
3.2 Gambar Alat Sentrifugasi jenis Disk Bowl Centrifuge
3.3 Diagram Alir Percobaan
3.4 Prosedur Percobaan
a. Bersihkan bagian – bagian dari sentrifuse dengan cara dicuci, kemudian keringkan
sebelum dipakai dalam percobaan.
b. Susum bagian-bagian dari peralatan sentrifuse sehingga siap pakai.
c. Siapkan santan 8,5 liter yang diperoleh dari 5 butir kelapa yang cukup tua.
d. Siapkan air santan 4 buah masing-masing 2 liter
e. Tutup lubang pada penampung centrifuge, kemudian tuangkan santan kedalam
penampung.
f. Letakkan beker plastik pada masing-masing keluaran, keluaran heavy liquid dan light
liquid.
Membersihkanbagian-bagian
sentrifugasi
Meyusun bagian-bagian peralatan
sentrifugasi
Proses sentrifugasi
Lubang di tutuppada penampung
sentrifugasi
Santan dituangkanke dalam
penampungPencatatan suhu,rapat massa, dan
volume
Percobaan diulangi dengan
kecepatanberbeda
g. Hidupkan peralatan pada kecepatan putaran yang ditentukan pembimbing.
h. Tunggu ±5 menit, atau sampai sentrifuse terdengar stabil.
i. Buka lubang bejana sentrifuse dan tunggu sampai aliran pada masing-masing keluaran
berhenti menetes.
j. Catat suhu, rapat massa dan volume masing-masing keluaran.
k. Simpan light liquid fase untuk digabungkan dengan hasil light liquid yang diperoleh
dari run pada kecepatan putar yang lain.
l. Lakukan lagi prosedur a sampai j dengan 3 macam harga putaran berbeda. Besar
putaran ditentukan pembimbing.
m. Lakukan prosedur a sampai i untuk light liquid gabungan, kecepatan putar dipilih
yang tertinggi.
n. setelah selesai, bongkar alat dan bersihkan.
3.5 Keselamatan Kerja
a. Percobaan menggunakan putaran tinggi
b. pastikan semua pemasangan
c. perakitan alat sebelum beroperasi telah dilakukan dengan baik untuk menghindari
adanya komponen alat yang terlepas, terpelanting yang berpotensi melukai diri.
BAB IV
HASIL PENGAMATAN
4.1 DATA PERCOBAAN
Massa piknometer kosong : 29,81 gram Masaa piknometer + air : 52,20 gram Massa air : 22,39 gram Massa piknometer + sampel : 52,38 gram Massa Sampel : 22,57 gram
4.2 PERHITUNGAN DAN PENGOLAHAN DATA
Penentuan Densitas Umpan
(25℃ ) = 0,998 = , V piknometer = volume santan = 22,345 ml
Densitas = [(Massa umpan + massa piknometer) - Massa Piknometer]
Volum santan dalam piknometer
= [ 52,38 gram - 29,81 gram]
22,345 ml
= 1,01 gram/ml
Run N
(rpm)
Volume
umpan
(ml)
Volume
light
(ml)
Volume
heavy
(ml)
Massa light +
massa piknometer
(gram)
Massa heavy +
massa piknometer
(gram)
1 3271 1000 220 670 51,73 50,99
2 15826 1000 240 630 52,06 51,53
3 25270 1000 275 615 51,72 51,43
4 13236 1000 270 610 51,75 50,54
5 3740 990 390 545 50,84 50,80
Penentuan Densitas Light
1. Run 1 (N= 3271 rpm)
Densitas = [(Massa light + massapiknometer) - Massa Piknometer]
Volum santan dalam piknometer
= [51,73 gram – 29,81 gram]
22,345 ml
= 0,965 gram/ml
2. Run 2 (N=15826 rpm)
Densitas = [(Massa light + massapiknometer) - Massa Piknometer]
Volumsantandalampiknometer
= [52,06 gram - 29,81 gram]
22,345 ml
= 0,996 gram/ml
3. Run 3 (N= 25270 rpm)
Densitas = [(Massa light + massapiknometer) - Massa Piknometer]
Volumsantandalampiknometer
= [51,72 gram – 29,81 gram]
22,345 ml
= 0,981 gram/ml
4. Run 4 (N= 13236 rpm)
Densitas = [(Massa light + massapiknometer) - Massa Piknometer]
Volumsantandalampiknometer
= [51,75 gram – 29,81 gram]
22,345 ml
= 0,982 gram/ml
5. Run 5 (N= 3740 rpm)
Densitas = [(Massa light + massapiknometer) - Massa Piknometer]
Volumsantandalampiknometer
= [50,84 gram – 29,81 gram]
22,345 ml
= 0,941 gram/ml
Penentuan Densitas Heavy
1. Run 1 (N= 3271 rpm)
Densitas = [(Massa heavy + massapiknometer) - Massa Piknometer]
Volumsantandalampiknometer
= [51,99gram - 29,81 gram]
22,345 ml
= 0,993 gram/ml
2. Run 2 (N= 15826 rpm)
Densitas = [(Massa heavy + massapiknometer) - Massa Piknometer]
Volumsantandalampiknometer
= [51,53gram - 29,81 gram]
22,345 ml
= 0,972 gram/ml
3. Run 3 (N= 25270 rpm)
Densitas = [(Massa heavy + massapiknometer) - Massa Piknometer]
Volumsantandalampiknometer
= [51,43gram - 29,81 gram]
22,345 ml
= 0,968 gram/ml
4. Run 4 (N= 13236 rpm)
Densitas = [(Massa heavy + massapiknometer) - Massa Piknometer]
Volumsantandalampiknometer
= [50,54 gram - 29,81 gram]
22,345 ml
= 0,928 gram/ml
5. Run 5 (N= 3740 rpm)
Densitas = [(Massa heavy + massapiknometer) - Massa Piknometer]
Volumsantandalampiknometer
= [50,80 gram - 29,81 gram]
22,345 ml
= 0,939 gram/ml
Tabel densitas heavy dan light liquid :
N
(rpm)
ρ light
(gram/ml)
ρ heavy
(gram/ml)
3271 0,965 0,993
15826 0,966 0,972
25270 0,981 0,968
13236 0,982 0,928
3740 0,941 0,939
Kurva N vs Light dan Kurva N vs Heavy
Gambar 1. Kurva N vs Light
Gambar 2. Kurva N vs Heavy
0,9350,94
0,9450,95
0,9550,96
0,9650,97
0,9750,98
0,9850,99
0 5000 10000 15000 20000 25000 30000
Dens
itas (
gram
/ml)
N (Rpm)
Kurva N vs Light
0,92
0,93
0,94
0,95
0,96
0,97
0,98
0,99
1
0 5000 10000 15000 20000 25000 30000
Dens
itas (
gram
/ml)
N (Rpm)
Kurva N vs Heavy
Penentuan Gaya Sentrifugal Light
Rumus :
Dimana r = 0,046 m
1. Run 1
r = 0,046 m
N= 3271 rpm
ρ = 0,965 gram/ml
V = 220 ml
FS = ρ V r (2N/60)2
= (0,965) (220) (0,046) (2x3,14x3271/60)2
= 1144684,233 gr/m.s2
= 1144,68 kg/m.s2
= 1144,68 N
2. Run 2
r = 0,046 m
N= 15826 rpm
ρ = 0,966 gram/ml
V = 240 ml
FS = ρ V r (2N/60)2
= (0,966) (240) (0,046) (2x3,14x15826/60)2
= 29262087,82 gr/m.s2
= 29262,09 kg/m.s2
= 29262,09 N
3. Run 3
r = 0,046 m
N= 25270 rpm
ρ = 0,981 gram/ml
V = 275 ml
FS = ρ V r (2N/60)2
FS = ρ V r (2N/60)2
= (0,981) (275) (0,046) (2x3,14x25270/60)2
= 86813407,59 gr/m.s2
= 86813,41 kg/m.s2
= 86813,41 N
4. Run 4
r = 0,046 m
N= 13236 rpm
ρ = 0,982 gram/ml
V = 270 ml
FS = ρ V r (2N/60)2
= (0,982) (270) (0,046) (2x3,14x13236/60)2
= 23407950,33 gr/m.s2
= 23407 kg/m.s2
= 23407 N
5. Run 5
r = 0,046 m
N= 3740 rpm
ρ = 0,941 gram/ml
V = 390 ml
FS = ρ V r (2N/60)2
= (0,941) (390) (0,046) (2x3,14x3740/60)2
= 2586854 gr/m.s2
= 2586,85 kg/m.s2
= 2586,85 N
Penentuan Gaya Sentrifugal Heavy
Rumus :
Dimana r = 0,046 m
1. Run 1
r = 0,046 m
N= 3271 rpm
ρ = 0,993 gram/ml
V = 670 ml
FS = ρ V r (2N/60)2
= (0,993) (670) (0,046) (2x3,14x3271/60)2
= 3587234,418 gr/m.s2
= 3587,23 kg/m.s2
= 3587,23 N
2. Run 2
r = 0,046 m
N= 15826 rpm
ρ = 0,972 gram/ml
V = 630 ml
FS = ρ V r (2N/60)2
= (0,972) (630) (0,046) (2x3,14x15826/60)2
= 77290079,77 gr/m.s2
= 77290,08 kg/m.s2
= 77290,08 N
3. Run 3
r = 0,046 m
N= 25270 rpm
ρ = 0,968 gram/ml
V= 615 ml
FS = ρ V r (2N/60)2
FS = ρ V r (2N/60)2
= (0,968) (615) (0,046) (2x3,14x25270/60)2
= 191573562,4 gr/m.s2
= 191573,56 kg/m.s2
= 191573,56 N
4. Run 4
r = 0,046 m
N= 13236 rpm
ρ = 0,928 gram/ml
V = 610 ml
FS = ρ V r (2N/60)2
= (0,928) (610) (0,046) (2x3,14x13236/60)2
= 49976512,5 gr/m.s2
= 49976,51 kg/m.s2
= 49976,51 N
5. Run 4
r = 0,046 m
N= 3740 rpm
ρ = 0,939 gram/ml
V = 545 ml
FS = ρ V r (2N/60)2
= (0,939) (545) (0,046) (2x3,14x3740/60)2
= 3607280,53 gr/m.s2
= 3607,28 kg/m.s2
= 3607,28 N
N
(Rpm)
Fs light
(Newton)
Fs heavy
(Newton)
ρ light
(gram/ml)
ρ heavy
(gram/ml)
3271 1144,68 3587,23 0,965 0,993
15826 29262,09 77290,08 0,966 0,972
25270 86813,41 191573,56 0,981 0,968
13236 23407,00 49976,51 0,982 0,928
3740 2586,85 3607,28 0,941 0,939
0,98
0,985
0,99
0,995
1
1,005
0 40000000 80000000
Dens
itas (
g/cm
3)
Fs (Newton)
kurva Fs terhadap Densitas Light
0100200300400500600
0 20000000 40000000 60000000 80000000 10000000
Volu
me
light
(mL)
Fs(Newton)
Kurva Fs terhadap Volume Light
Heavy
Run ρ V r 2phi N Fs
run 1 1.004 700 0.046 6.28 8748 27103409
run 2 1.004 725 0.046 6.28 11915 52075618
run 3 1.005 620 0.046 6.28 14481 65846012
run 4 1.002 605 0.046 6.28 17035 88650663
run 5 1.002 360 0.046 6.28 19288 67626862
11,0011,0021,0031,0041,0051,006
0 20000000 40000000 60000000 80000000 10000000
Dens
itas (
g/cm
3)
Fs (newton)
kurva Fs terhadap Densitas heavy
0
100
200
300
400
500
600
700
800
0 20000000 40000000 60000000 80000000 10000000
Volu
me
Heav
y (m
L)
Fs (Newton)
Kurva Fs terhadap volume heavy
BAB V
PEMBAHASAN DAN KESIMPULAN
5.1 PEMBAHASAN
Dengan Metoda 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 0,903 gr/ml, hampir mendekati massa jenis air 1 gr/ml.
Pada percobaan ini 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 santan yang sama pada
setiap run-nya yaitu 1 L. Kemudian hasil yang diperoleh dengan jumlah volume heavy liquid,
light liquid 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 di setiap percobaan atau run-nya . Light liquid inilah yang merupakan
santan dengan konsentrasi lebih tinggi dari santan awal. Karena selain terlihat dari sifat
fisiknya yaitu warna larutan lebih putih kesusuan, juga terlihat dari massa jenis yang lebih
kecil menunjukan bahwa kandungan air pelarutnya sudah menurun dari kandungan air pada
larutan santan awal. Larutan bawah disebut heavy liquid yaitu larutan dengan massa jenis
cukup besar. Dari data terlihat bahwa massa jenis larutan ini mendekati 1 gr/ml karena
konsentrasi santan yang encer dan terlihat juga secara fisik dimana warna larutan ini
berwarna bening keruh, berarti secara keseluruhan larutan ini banyak mengandung air.
Keruhnya larutan Heavy liquid ini disebabkan oleh bekas atau sisa larutan santan yang
terbawa.
Sentrifugasi dilakukan 5x run, dimana 4x run menggunakan larutan santan dan 1x run
menggunakan campuran Light liquid dari 4x percobaan tersebut. Kecepatan putaran pada
setiap putaran berbeda-beda karena kecepatan putarannya tidak dapat ditentukan sehingga
praktikan hanya mengukur kecapatan putar alat menggunakan Tachometer. Dari perbedaan
tersebut praktikan bisa melihat bagaimana pengaruh putaran dari setiap percobaan yang
dilakukan.
Kecepatan mempunyai pengaruh 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.
5.2 KESIMPULAN
Dari percobaan didapatkan:
Sentrifuge cukup efektif digunakan untuk memisahkan suatu larutan dari suatu
suspensi cairan yang memiliki massa jenis berbeda.
Pada setiap kecepatan tertentu dapat menghasilkan light liquid dan heavy liquid
dengan perbandingan volume tertentu, dimana volume heavy liquid yang dihasilkan
akan terus meningkat sebanding dengan penambahan kecepatan putaran sedangkan
volume light liquid akan berkurang jika kecepatan putaran ditambah.
Light liquid akan lebih murni daripada Heavy liquid karena massa jenis Heavy liquid
mendekati massa jenis air sedangkan berbeda dengan Light liquid yang massa
jenisnya jauh dari massa jenis air.
Kecepatan putaran akan berpengaruh kepada produk yang akan dihasilkan.
DAFTAR PUSTAKA
Jobsheet Praktikum Satuan Operasi. 2004. Pemisahan Sentrifugasi . Jurusan Teknik Kimia
Politeknik Negeri Bandung.