Laporan penentuan Kadar Air

Judul Praktikum

Penentuan Kadar Air

Pembimbing Praktikum

Dra. Nancy Siti Djenar, MS

Tujuan

Menentukan kadar air dari suatu sampel berlemak, tidak berlemak dan kadar air tinggi

Mengetahui metode yang digunakan untuk penentuan kadar air dari suatu sampe berlemak, tidak berlemak dan kadar air tinggi

Dasar Teori

A. Pengertian Air dan Sifat – Sifat Air

Air adalah substansi kimia dengan rumus kimia H 2O : satu molekul air tersusun atas dua atom hidrogen yangterikat secara kovalen pada satu atom oksigen . Air bersifat tidak berwarna , tidak berasa dan tidak berbau pada kondisi standar, yaitu pada tekanan 100 kPa (1 bar) and temperatur 273,15 K (0 °C). Zat kimia ini merupakan suatupelarut yang penting, yang memiliki kemampuan untuk melarutkan banyak zat kimia lainnya, seperti garam-garam ,gula , asam , beberapa jenis gas dan banyak macam molekul organik .

Molekul air dapat diuraikan menjadi unsur-unsur asalnya dengan mengalirinya arus listrik . Proses ini disebut elektrolisis air. Pada katoda, dua molekul air bereaksi dengan menangkap dua elektron , tereduksi menjadi gas H2dan ion hidrokida (OH-). Sementara itu pada anoda, dua molekul air lain terurai menjadi gas oksigen (O2), melepaskan 4 ion H+ serta mengalirkan elektron ke katoda. Ion

H+ dan OH- mengalami netralisasi sehingga terbentuk kembali beberapa molekul air. Reaksi keseluruhan yang setara dari elektrolisis air dapat dituliskan sebagai berikut.

Air adalah pelarut yang kuat, melarutkan banyak jenis zat kimia. Zat-zat yang bercampur dan larut dengan baik dalam air (misalnya garam-garam) disebut sebagai zat-zat “hidrofilik” (pencinta air), dan zat-zat yang tidak mudah tercampur dengan air (misalnya lemak dan minyak), disebut sebagai zat-zat “hidrofobik” (takut-air). Kelarutan suatu zat dalam air ditentukan oleh dapat tidaknya zat tersebut menandingi kekuatan gaya tarik-menarik listrik (gaya intermolekul dipol-dipol) antara molekul-molekul air. Jika suatu zat tidak mampu menandingi gaya tarik-menarik antar molekul air, molekul-molekul zat tersebut tidak larut dan akan mengendap dalam air.

Air menempel pada sesamanya (kohesi) karena air bersifat polar. Air memiliki sejumlah muatan parsial negatif (σ-) dekat atom oksigen akibat pasangan elektron yang (hampir) tidak digunakan bersama, dan sejumlah muatan parsial positif (σ+) dekat atom oksigen. Dalam air hal ini terjadi karena atom oksigen bersifat lebih elektronegatif dibandingkan atom hidrogen—yang berarti, ia (atom oksigen) memiliki lebih “kekuatan tarik” pada elektron-elektron yang dimiliki bersama dalam molekul, menarik elektron-elektron lebih dekat ke arahnya (juga berarti menarik muatan negatif elektron-elektron tersebut) dan membuat daerah di sekitar atom oksigen bermuatan lebih negatif ketimbang daerah-daerah di sekitar kedua atom hidrogen.Air memiliki pula sifat adhesi yang tinggi disebabkan oleh sifat alami kepolarannya.

Air memiliki tegangan permukaan yang besar yang disebabkan oleh kuatnya sifat kohesi antar molekul-molekul air. Hal ini dapat diamati saat sejumlah kecil air ditempatkan dalam sebuah permukaan yang tak dapat terbasahi atau terlarutkan (non-soluble); air tersebut akan berkumpul sebagai sebuah tetesan. Di atas sebuah permukaan gelas yang amat bersih atau bepermukaan amat halus air dapat membentuk suatu lapisan tipis (thin film) karena gaya tarik molekular antara gelas dan molekul air (gaya adhesi) lebih kuat ketimbang gaya kohesi antar molekul air.

Dalam sel-sel biologi dan organel-organel, air bersentuhan dengan membran dan permukaan protein yang bersifat hidrofilik; yaitu, permukaan-permukaan yang memiliki ketertarikan kuat terhadap air.

B. Bentuk dan Tipe Air dalam Suatu Bahan

Air yang terdapat dalam suatu bahan makanan terdapat dalam tiga bentuk:

Air bebas, terdapat dalam ruang-ruang antarsel dan intergranular dan pori-pori yang terdapat pada bahan.

Air yang terikat secara lemah karena terserap (teradsorbsi) pada permukaan koloid makromolekulaer seperti protein, pektin pati, sellulosa. Selain itu air juga terdispersi di antara kolloid tersebut dan merupakan pelerut zat-zat yang ada di dalam sel. Air yang ada dalam bentuk ini masih tetap mempunyai sifat air bebas dan dapat dikristalkan pada proses pembekuan. Ikatan antara air dengan kolloid tersebut merupakan ikatan hidrogen.

Air yang dalam keadaan terikat kuat yaitu membentuk hidrat. Ikatannya berifat ionik sehingga relatif sukar dihilangkan atau diuapkan. Air ini tidak membeku meskipun pada suhu 0o F.

Kandungan air dalam bahan makanan ikut menentukan kesegaran dan daya tahan bahan itu sendiri. Sebagian besar dari perubahan-perubahan bahan makanan terjadi dalam media air yang ditambahkan atau berasal dari bahan itu sendiri. Menurut derajat keterikatan air dalam bahan makanan atau bound water dibagi menjadi 4 tipe, antara lain :

Tipe I adalah tipe molekul air yang terikat pada molekul-molekul air melalui suatu ikatan hydrogen yang berenergi besar. Molekul air membentuk hidrat dengan molekul-molekul lain yang mengandung atom-atom O dan N seperti karbohidrat, protein atau garam.

Tipe II adalah tipe molekul-molekul air membentuk ikatan hydrogen dengan molekul air lain, terdapat dalam miro kapiler dan sifatnya agak berbeda dari air murni.

Tipe III adalah tipe air yang secara fisik terikat dalam jaringan matriks bahan seperti membran, kapiler, serat dan lain-lain. Air tipe inisering disebut dengan air bebas.

Tipe IV adalah tipe air yang tidak terikat dalam jaringan suatu bahan atau air murni, dengan sifat-sifat air biasa.

C. Kadar Air Dalam Bahan Makanan

Kadar air adalah perbedaan antara berat bahan sebelum dan sesudah dilakukan pemanasan. Setiap bahan bila diletakkan dalam udara terbuka kadar airnya akan mencapai keseimbangan dengan kelembaban udara di sekitarnya. Kadar air bahan ini disebut dengan kadar air seimbang. Setiap kelembaban relatif tertentu dapat menghasilkan kadar air seimbang tertentu pula. Dengan demikian dapat dibuat hubungan antara kadar air seimbang dengan kelembaban relatif.

Aktivitas air dapat dihitung dengan menggunakan rumus:

Aw = ERH/100

Aw = aktivitas air

ERH = kelembaban relatif seimbang

Bila diketahui kurva hubungan antara kadar air seimbang dengan kelembaban relatif pada hakikatnya dapat menggambarkan pula hubungan antara kadar air dan aktivitas air. Kurva ini sering disebut kurva Isoterm Sorpsi Lembab (ISL). Setiap bahan mempunyai ISL yang berbeda dengan bahan lainnya. Pada kurva tersebut dapat diketahui bahwa kadar air yang sama belum tentu memberikan Aw yang sama tergantung macam bahannya. Pada kadar air yang tinggi belum tentu memberikan Aw yang tinggi bila bahannya berbeda. Hal ini dikarenakan mungkin bahan yang satu disusun oleh bahan yang dapat mebgikat air sehingga air bebas relatif menjadi lebih kecil dan akibatnya bahan jenis ini mempunyai Aw yang rendah.

D. Penentuan Kadar Air Dalam Bahan Makanan

Kadar air dalam makanan dapat ditentukan dengan berbagai cara:

Metode Pengeringan (Thermogravimetri)

Prinsipnya menguapkan air yang ada dalam bahan dengan jlaan pemanasan. Kemudian menimbang bahan sampai berat konstan berarti semua air sudah diuapkan. Cara ini relatif mudah dan murah. Kelemahannya antara lain:

Bahan lain di samping air juga ikut menguap dan ikut hilang bersama dengan uap misalnya alkohol, asam asetat, minyak atsiri, dan lain-lain.

Dapat terjadi reaksi selama pemanasan yang menghasilkan air atau zat mudah menguap lain. Contoh gula mengalami dekomposisi atau karamelisasi, lemak mengalami oksidasi dan sebagainya.

Bahan yang mengandung bahan yang dapat mengikat air secara kuat sulit melepaskan airnya meskipun sudah dipanaskan.

Metode Destilasi (Thermovolumetri)

Prinsip penentuan kadar air dengan destilasi adalah menguapkan air demgan “pembawa” cairan kimia yang mempunyai titik didih lebih tinggi daripada air dan tidak dapat campur dengan air serta mempunyai berat jenis lebih rendah daripada air. Zat kimia yang dapat digunakan antara lain: toluen, xylen, benzen, tetrakhlorethilen dan xylol.

Cara penentuannya adalah dengan memberikan zat kimia sebanyak 75-100 ml pada sampel yang diperkirakan mengandung air sebanyak 2-5 ml, kemudain dipanaskan sampai mendidih. Uap air dan zat kimia tersebut diembunkan dan ditampung dalam tabung penampung. Karena berat jenis air lebih besar daripadazat kimia tersebut maka air akan berada dibagian bawah pada tabung penampung. Bila pada tabung penampung dilengkapi skala maka banyaknya air dapat diketahui langsung. Alat yang dipakai sebagai penampung ini antara lain tabung Strak-Dean dan Sterling-Bidwell atau modifikasinya.

Metode Khemis

Cara Titrasi Karl Ficher

Cara Kalsium Karbid

Cara Asetil Klorida

Metode Fisis

Ada beberapa cara penentuan kadar air cara fisis antara lain:

Berdasarkan tetapan dielektrikum

Berdasarkan konduktivitas listrik (daya hantar listrik) atau resistansi

Berdasarkan resonansi nuklir magnetic

Metode khusus misalnya dengan kromatografi, Nuclear Magnetic-Resonance

Alat dan Bahan

Alat

Jumlah

Bahan

Cawan Penguapan 4 buah Sampel Jahe

Labu dasar bulat 4 buah Sampel pakan ternak

Unit kondensor (kondensor, klem, statif, dan konektor) 1 unit Sampel Bakso

Krustang 2 buah Toluena

Desikator 1 unit Aquades

Neraca 1 unit

Gelas Kimia (100, 250 ml) @ 2 buah

Gelas ukur (100 ml) 1 buah

Corong gelas 1 buah

Kaca arloji 4 buah

Oven 1 unit

Oven vacum 1 unit

Prosedur Kerja (DOWNLOAD FILE INI DIBAWAH)

Data Percobaan dan Perhitungan

A. Berat awal cawan

Penimbangan ke-

Cawan 1 (gram)

Cawan 2 (gram)

Cawan 3 (gram)

Cawan 4 (gram)

1

40, 1614 42, 0367 37,2832 35,7639

2

40,1608 42,0364 37,2826 35,7636

3

40,1616 42,0370 37,2827 35,7643

4

40,1616 42,0365 37,2826 35,7638

5

- 42,0366 - 35,7638

Berat cawan Konstan 40,1616 42,0366 37,2827 35,7638

Keterangan:

Cawan 1 : Sampel Bakso menggunakan oven tanpa vacum

Cawan 2 : Sampel pakan ternak menggunakan oven dg vacum

Cawan 3 : Sampel Bakso menggunakan oven dengan vacum

Cawan 4 : Sampel pakan ternak menggunakan oven tanpa vacum

B. Oven tanpa vacum

Cawan 1 (Bakso) 4 (pakan ternak)

Berat sampel + cawan 50,2936 44,6170

Berat cawan 40,1616 35,7638

Berat Sampel awal (w1) 10,1320 8,8532

Berat sampel setelah dikeringkan (w2) 4,0623 7,8571

Kehilangan berat (w3) 6,0697 0,9961

Note: berat dalam satuan gram

C. Oven dengan vakum

Cawan 3 (Bakso) 2 (pakan ternak)

Berat sampel + cawan 47,3380 49,5911

Berat cawan 37,2827 42,0366

Berat Sampel awal (w1) 10,0553 7,5545

Berat sampel setelah dikeringkan (w2) 3,7321 6,7738

Kehilangan berat (w3) 6,3232 0,7807

Note: berat dalam satuan gram

D. Data Pengonstanan Cawan dan Sampel

Penimbangan ke-

Berat cawan No

1

2

3

4

1

48,7855 49,5911 47,3379 44,0353

2

48,4695 48,8663 42,2744 43,9939

3

48,2400 48,8694 41,9916 43,9118

4

47,8764 48,8647 41,7425 43,7650

5

47,8704 48,8261 41,0667 43,6781

6

46,4976 48,8104 41,0148 43,7484

7

44,9021 43,6738

8

44,8112 43,6209

9

44,3539 43,6209

10

44,2239 -

Note: berat dalam satuan gram

Perhitungan: (DOWNLOAD FILE LENGKAP DIBAWAH)

Pembahasan

Praktikum ini bertujuan untuk mengetahui kadar air dalam suatu sampel. Sampel yang digunakan dalam praktikum ini adalah dedak (pakan ternak), bakso daging dan jahe. Kadar air daris sampel dedak dan bakso di bandingkan terhadap dua metode, pengeringan menggunakan oven tanpa vacum dan oven dengan vacum

Prinsip dari penentuan kadar air dengan cara kering adalah mengeringkan atau menguapkan air pada suatu bahan (sampel) sehingga di peroleh zat padat yang bebas air. Pengeringan dilakukan pada titik didih air pada tekanan tertentu. Selisih berat kering dan berat basah di konversikan ke dalam satuan kadar air.

Sedangkan penentuan kadar air dengan cara basah adalah mendistilasi air pada suatu sampel bahan yang dilarutkan pada pelarut non polar yang memiliki density lebih rendah dari air. Air akan menguap dan menjadi distilat yang kemudian di tampung, sedangkan komponen komponen pada sampel yang bersifat non-polar akan larut dalam pelarut non polar (digunakan toluena) sehingga kadar air dapat di tentukan dari selisih air distilat terhadap berat sampel awal.

Penentuan kadar air dengan oven memerlukan waktu yang sangat lama, dapat mencapai 24 jam penamasan untuk sampel yang memiliki kadar air tinggi. Sedangkan pada praktikum ini, pemanasan hanya dilakukan 5-6 jam saja. Sehingga pada beberapa sampel, dianggap konstan pada jam ke 5-6 karena di sesuaikan dengan waktu praktikum.

Penentuan kadar air dengan cara kering (oven)

Sampel yang di gunakan adalah bakso dan dedak (pakan ternak). Bakso memiliki kadar air yang cukup tinggi dan mengandung lemak sedangkan pakan ternak memiliki kadar air yang rendah dan juga mengandung minyak. Keduanya di ukur pada dua kondisi: (1) pemanasan pada oven dengan vacum pada temperatur 80oC, dan (2) pemanasan pada oven tanpa vacum pada temperatur 110oC.

Perbedaan perlakuan ini ditujukan untuk membandingkan kadar air yang di tentukan dengan dua metode yang berbeda. Keseluruhan hasil penentuan kadar air secara kering dapat di amati dari tabel berikut

perlakuan\sampel

bakso

dedak

vacum

62,88

10,33

tanpa vacum

59,91

11,25

Tabel hasil pengukuran kadar air sampel menggunakan oven vacum dan tanpa vacum

Bakso yang mengandung lemak di bandingkan kadar airnya pada dua perlakuan yang berbeda. Seharusnya, kadar air bakso pada pengeringan vacum memiliki nilai yang lebih kecil dibandingkan tanpa vacum, karena pada kondisi vacum (temperatur 80oC), lemak tidaklah menguap, yang menguap hanyalah airnya saja. Dan bila pada kondisi tanpa vacum (temperatur 110oC) lemak pada sampel akan ikut menguap yang menyebabkan kadar air yang terukur seharusnya lebih tinggi dibandingkan pengeringan dengan vacum. Namun tidak pada praktikum ini. Menurut kami, ketidaksesuaian ini terjadi karena sampel pada pemanasan tanpa vacum belum sepenuhnya konstan. Masih tedapat sejumlah air pada bakso tersebut. Terlihat dari dua pengukuran terakhir yang belum menunjukkan berat bakso tersebut konstan.

Sampel selanjutnya adalah dedak yang memiliki kadar air kecil (kurang dari 15%). Beda halnya dengan bakso, kadar air dedak yang dikeringkan dengan oven vacum memiliki angka yang lebih kecil daripada oven tanpa vacum. dedak yang di keringkan dengan oven vacum 80oC memiliki kadar air 10,33% sedangkan yang dikeringkan dengan oven tanpa vacum sebesar 11,25%. Ini menunjukkan bahwa dedak adalah sampel yang mengandung air sekaligus lemak. Penelitian Balai Besar Penelitian dan Pengembangan Pascapanen Pertanian (BB Pascapanen) menunjukkan bahwa kadar minyak dedak sebesar 14-17%

Titik didih lemak dipengaruhi oleh panjangnya rantai karbon, semakin panjang rantai karbonnya titik didihnya makin tinggi pula. Lemak tak jenuh cenderung memiliki titik didih yang lebih rendah. Inilah yang yang menjadi alasan sampel yang mengandung lemak sebaiknya di keringkan dengan oven vacum pada suhu titik didih air yang di sesuaikan dengan tekanan vacum oven. Titik didih air kurang lebih 70oC pada tekanan 250mmHg sedangkan pada 760mmHg titik didih air mencapai 100oC. Dengan mengurangi suhu pemanasan sebesar 30oC diharapkan dapat mencegah kemungkinan lemak yang terdapat pada sampel untuk menguap. Pada oven vacum, tidak diketahui pasti tekanan yang berada didalam oven. Tertera di oven, tekanan dalam vacum sebesar 250 ln Hg. Dan oven di setting pada temperatur 75-80oC. Suhu tidak stabil karena sulit untuk menytabilkan temperaturnya. Seharusnya suhu oven dijaga konstan, karena perubahan 1oC dapat menyebabkan kesalahan sebesar 0,1%.

Penentuan kadar air dengan cara basah (distilasi)

Metode pengukuran kadar air secara langsung lainnya adalah metode destilasi. Metode ini memiliki prinsip yaitu menguapkan air dengan “pembawa” cairan kimia yang mempunyai titik didih lebih tinggi daripada air dan tidak dapat campur dengan air serta mempunyai berat jenis lebih rendah daripada air.

Sampel yang digunakan pada metode ini adalah jahe. Jahe memiliki kadar air sekitar 80% berdasarkan teori. Jahe termasuk ke dalam bahan pangan yang memiliki kadar air tinggi sehingga ditimbang dengan berat lebih dari 20 gram. Penimbangan dilakukan dengan seksama dan kemudian ditumbuk dan dilarutkan dengan zat kimia “pembawa” tersebut. Zat kimia yang digunakan yaitu toluen, yang memiliki titik didih 110oC dan densitasnya sebesar 0,867g/mL sedangkan air sebesar 1g/mL.

Pada praktikum kali ini destilasi yang digunakan adalah destilasi biasa (sederhana). Namun, seharusnya digunakan destilasi azeotrop, yang mana disebabkan oleh titik didih antar pelarut dengan air memiliki selisih yang sangat sedikit (selisih 10oC).

Penentuan kadar air dengan cara distilasi di tujukan untuk sampel yang mengandung lemak (dalam jumlah yang cukup tinggi). Jahe merupakan salah satu bahan yang mengandung lemak.

Penambahan toluen ditujukan agak lemak tidak ikut menguap saat di distilasi, lemak yang bersifat non-polar akan larut dalam toluen yang juga pelarut non-polar. Dengan demikian, yang menguap hanyalah airnya saja. Air tersebut kemudian di timbang dan kadarnya di tentukan dari selisih distilat (air) dengan berat sampel awal.

Dari metode penentuan kadar air secara distilasi ini didapatkan kadar air jahe sebesar 60,44%. Kadar ini akan lebih akurat jika sampel di distilasi dengan vacum karena pada kondisi vacum, titik didih air akan lebih kecil dari 100oC sehingga kemungkinan toluen yang ikut menguap semakin kecil pula.

IX. Kesimpulan

Dapat disimpulkan bahan yang sudah dikeringkan akan mengalami perubahan berat awal dan akhir.Dengan pengeringan memudahkan kita untuk menjaga bahan agar lebih awet dan volume bahan menjadi lebih kecil sehingga mempermudah dan menghemat ruang pengangkutan dan pengepakan.

Dari hasil percobaan maka didapatkan :

- Kadar air bakso dengan metode pengeringan oven tanpa vacum sebesar 59,91 %

- Kadar air dedak dengan metode pengeringan oven tanpa vacum sebesar 11,25 %

- Kadar air bakso dengan metode pengeringan oven vacum sebesar 62,88 %

- Kadar air dedak dengan metode pengeringan oven vacum sebesar 10,33 %

- Kadar air jahe dengan metode destilasi sebesar 60,44%