Post on 14-Aug-2015
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)
ω : kecepatan sudut (rad)
N : kecepatan putar (rotasi/detik)
r : jari-jari (m)
m : massa (kg)
F ' c=Fc
m
F 'c=r ω2
ω=2 πN60
ω= 130
πN
ω2=π2 N2
900
ω= 130
πN
F ' c=Fc
m
F ' c=r ω2
F ' c=rπ2 N 2
900
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
Umpan ke- N (rpm) V light (ml) V heavy (ml)
1 13476.4 500 1300
2 16090.4 530 1400
1000
030
000
5000
070
000
9000
0
1100
00
1300
00
1500
00
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
f(x) = 0.00248644980761146 x + 1065.01622350485R² = 1
f(x) = 0.000745934942283439 x + 429.504867051456R² = 1
Kurva Hubungan F'c dengan Volume
Light Liquid
Linear (Light Liquid)
Heavy Liquid
Linear (Heavy Liquid)
F’c (Newton/kg)
Vol
ume
(ml)
3.2. Kurva Hubungan Antara F’c Terhadap Densitas Light dan Heavy
Liquid
Umpan ke- N (rpm) ρlight (gr/ml) ρheavy (gr/ml)
1 13476.4 0.988 0.988
2 16090.4 0.996 0.998
50000 70000 90000 110000 130000 1500000.984
0.986
0.988
0.99
0.992
0.994
0.996
0.998
f(x) = 1.98915984608917E-07 x + 0.969201297880388R² = 1
f(x) = 0.988R² = 0
Kurva Hubungan F'c dengan Densitas
Light Liquid
Linear (Light Liquid)
Heavy Liquid
Linear (Heavy Liquid)
F’c (Newton/kg)
Den
sita
s (gr
/ml)
3.3. Tabel Data Hasil Perhitungan
Umpan
ke-N (rpm)
ρumpan
(gr/ml)
ρlight
(gr/ml)
ρheavy
(gr/ml)
V light
(ml)
V heavy
(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)
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
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 Umpan 1
ρumpan1=mumpan 1
V piknometer
ρumpan1=24,9 gr25 ml
ρumpan1=0,996grml
b. Rapat Massa Light Liquid Umpan 1
ρlight 1=mlight 1
V piknometer
ρlight 1=24,7 gr25 ml
ρlight 1=0,988grml
c. Rapat Massa Heavy Liquid Umpan 1
ρheavy 1=mheavy 1
V piknometer
ρheavy 1=24,7 gr25 ml
ρheavy 1=0,988grml
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 Umpan 2
ρumpan2=mumpan 2
V piknometer
ρumpan2=24,9 gr25 ml
ρumpan2=0,996grml
b. Rapat Massa Light Liquid Umpan 2
ρlight 2=mlight 2
V piknometer
ρlight 2=24,9 gr25 ml
ρl ight 2=0,996grml
c. Rapat Massa Heavy Liquid Umpan 2
ρheavy 2=mheavy 2
V piknometer
ρheavy 2=24,7 gr25 ml
ρheavy 2=0,988grml
Jadi,
Umpan
ke-N (rpm)
ρumpan
(gr/ml)
ρlight
(gr/ml)
ρheavy
(gr/ml)
V light
(ml)
V heavy
(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
F ' c=rπ2 N 2
900
F ' c=0,095 m
2×
π2 (13476,4 )2
900
F ' c=94505,739Nkg
b. Umpan2
F ' c=rπ2 N 2
900
F ' c=Fc
m
F 'c=r ω2
ω=2 πN60
ω= 130
πN
ω2=π2 N2
900
ω= 130
πN
F ' c=Fc
m
F ' c=r ω2
F ' c=rπ2 N 2
900
F ' c=0,095 m
2×
π2 (116090,4 )2
900
F ' c=134723,724Nkg
Kurva Hubungan Antara F’c Terhadap Volume Light dan Heavy Liquid
Umpan ke- N (rpm) V light (ml) V heavy (ml)
1 13476.4 500 1300
2 16090.4 530 1400
1000
0
3000
0
5000
0
7000
0
9000
0
11000
0
13000
0
1500
000
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
f(x) = 0.00248644980761146 x + 1065.01622350485R² = 1
f(x) = 0.000745934942283439 x + 429.504867051456R² = 1
Kurva Hubungan F'c dengan Volume
Light Liquid
Linear (Light Liquid)
Heavy Liquid
Linear (Heavy Liquid)
F’c (Newton/kg)
Vol
ume
(ml)
Kurva Hubungan Antara F’c Terhadap Densitas Light dan Heavy Liquid
Umpan ke- N (rpm) ρlight (gr/ml) ρheavy (gr/ml)
1 13476.4 0.988 0.988
2 16090.4 0.996 0.998
50000 70000 90000 110000 130000 1500000.984
0.986
0.988
0.99
0.992
0.994
0.996
0.998
f(x) = 1.98915984608917E-07 x + 0.969201297880388R² = 1
f(x) = 0.988R² = 0
Kurva Hubungan F'c dengan Densitas
Light Liquid
Linear (Light Liquid)
Heavy Liquid
Linear (Heavy Liquid)
F’c (Newton/kg)
Den
sita
s (g
r/m
l)