BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Hasil pertanian yang diolah secara baik dan seimbang akan menghasilkan

olahan yang kualitas dan kuantitasnya sangat baik. Sebuah pabrik pengolahan

hasil pertanian selalu mempertimbangkan bahan yang akan diolah dan produk

yang dihasilkan. Memaksimalkan bahan yang akan diolah menjadi produk yang

berkualitas dan berkuantitas tinggi memang butuh ilmu yang mendukungnya.

Dasar – dasar ilmu seperti kesetimbangan massa menjadi ilmu pendukung

dalam proses pengolahan hasil pertanian. Mahasiswa yang belajar di jurusan

teknologi pengolahan wajib mempelajari ilmu tersebut karena sebagai penunjang

dalam aplikasi ilmunya kepada masayarakat atau pabrik dan perusahan

pengolahan tertentu.

Ilmu kesetimbangan massa tidak cukup dipelajari dalam teori saja.

Namun, harus dipelajari melalui praktikum pula. Dengan adanya praktikum yang

mempelajari kesetimbangan massa diharapkan mampu membuktikan sebuah teori

dari kesetimbangan massa dan mampu mengaplikasikannya di dalam kehidupan.

1.2 Tujuan Percobaan

Tujuan percobaan dari praktikum kesetimbangan massa ini adalah

a. Mempelajari keadaan sistem steady dan unsteady state dengan contoh

larutan gula dan larutan madu

b. Menentukan model neraca massa steady state pada alir massa dan

unsteady state pada komponen gula dan madu

c. Mengetahui proses pengentalan dan pengenceran larutan gula dan

larutan madu

1

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Kesetimbangan Massa

Konsep kesetimbangan penting dalam industri pengolahan pertanian

(pangan). Konsep kesetimbangan merupakan parameter pengendali dalam proses

penanganan (khususnya kesetimbangan massa dapat dipakai untuk mengetahui

hasil yang diperoleh dari suatu proses). Penerapan konsep kesetimbangan massa

digunakan dalam mengkaji tahapan proses baru dan memperbaiki percobaan

dalam pilot plant.

Prinsip hukum kekekalan massa menerangkan bahwa massa tidak dapat

terbentuk atau dihilangkan didalam suatu proses fisis atau kimia.

Kesetimbangan massa menjelaskan mengenai 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. Berdasarkan rumus

dapat dituliskan sebgai berikut :

• Massa masuk = massa ke luar + massa terkumpul

• Bahan Baku = Produk + Sisa + Bahan baku tertumpuk

• Jlh mR = Jlh mP + Jlh mW + Jlh m S

• Jlh mR = mR1 + mR2 + mR3 (Total bhn baku)

• Jlh mP = mP1 + mP2 + mP3 (= total produk)

• Jlh mW = mW1 + mW2 + mW3(Total sisa)

• 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)

2.2 Refraktometer

Refractometer 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

2

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

3

tissue yang di basahi oleh air aqudes. Tissue yang telah basah di sapukan ke probe

secara perlahan dan searah.

2.3 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.

2.4 Pengentalan dan Pengenceran

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)

4

5

BAB III

METODOLOGI PENGAMATAN DAN PENGUKURAN

3.1 Alat dan Bahan

Alat yang digunakan saat praktikum diantaranya :

a. Refraktometer untuk mengukur kadar larutan gula dan air

b. 2 buah Toples Plastik ukuran diameter 25 cm sebagai tempat larutan

gula dan air

c. 2 buah pipet sebagai alat untuk pengambilan sampel bahan untuk di uji

kadarnya dengan refraktometer

d. 2 buah batang pengaduk sebagai alat untuk mengaduk larutan

e. Selang plastik digunakan untuk saluran perpindahan dari larutan gula

ke air dalam toples dan sebaliknya

f. Gelas ukur digunakan untuk mengukur jumlah pelarut yang digunakan

g. Penggaris digunakan untuk mengukur tinggi cairan yangada dalam

toples

h. Stopwatch untuk timer saat larutan akan diukur dengan refractometer

i. Timbangan digunkaan untuk menimbang gula

Bahan yang digunakan saat praktikum diantaranya:

1. Gula putih sebagai zat terlarut

2. Air sebagai pelarut

3. Tissue

4. Madu sebagai Pelarut

3.2 Prosedur Percobaan

Langkah – langkah percobaan yang harus dilakukan saat praktikum, yaitu :

a. Memasang selang dan 2 toples sehingga menjadi satu kesatuan alat

b. Melipat selang sehingga tidak ada air yang mengalir melalui selang

tersebut

c. Menentukan kadar gula dalam larutan pada satuan brix

6

d. Menghitung jumlah gula yang harus ditimbang

e. Menimbang gula yang akan dilarutkan

f. Melarutkan gula dalam air panas

g. Mencampur larutan gula pekat dengan air yang ada dalam toples 1

h. Mengisi air pada toples 2 sehingga jumlah air atau tinggi air pada kedua

toples sama besar

i. Mengambil sampel dalam larutan gula untuk diuji kembali kadarnya

dengan menggunkaan refractometer

j. Melepasakan lipatan selang sehingga aliran tidak terhambat. Kemudian

memulai menghitung 3 menit pertama sambil mengaduk kedua cairan

dalam toples menggunakan batang pengaduk

k. Melipat selang kembali setelah 3 menit pertama. Kemudian mengambil

sampel larutan dari toples 1 untuk diuji kadarnya dengan refractometer.

Setelah itu, melakukan pengujian kadar larutan pada toples 2 setelah toples

1 di uji kadarnya

l. Mengulang kembali langkah j dan k sehingga kadar larutan pada toples 1

dan 2 sama besar

7

BAB IV

HASIL PERCOBAAN

Hasil dari melakukan Praktikum diantaranya :

a. Menentukan kadar dan jumlah gula yang dilarutkan

Jika kadar 12% brix, dan volume air awal 2500 ml mka massa gulanya adalah

Xf = (Xg)/(Xg + Xa)

0,12 = (Xg)/(Xg+2500)

0.12 Xg + 300 = Xg

0.88Xg = 300

Xg = 340.91 ml

Xg = 340.91 gram

Jadi, jumlah gula yang ditimbang dan akan dilarutkan adalah 340.91 gram

Pengujian kadar larutan gula dalam 2500 ml dengan menggunakan

refractometer ternyata hasil pembacan bukan 12% melainkan 11,2%.

b. Hasil pengamatan Pengenceran dan Pengentalan Gula

tKadar Bahan ( 0Brix) Fungsi [ ln (X0-Xt)]

Pengentalan Pengenceran Pengentalan Pengenceran

0 0 11 In (11 – 0) = 2.398 In (11-11) = ~

3 0.4 10.6 In (11 – 0.4) = 2.361 In (11 – 0.4) = -0.916

6 0.4 10.6 In (11 – 0.4) = 2.361 In (11 – 0.4) = -0.916

9 0.5 10.4 In (11 – 0.5) = 2.351 In (11 – 0.5) = -0.511

12 0.5 10.4 In (11 – 0.5) = 2.351 In (11 – 0.5) = -0.511

15 0.8 10.2 In (11 – 0.8) = 2.322 In (11 – 0.8) = -0.223

18 0.9 10.2 In (11 – 0.9) = 2.313 In (11 – 0.9) = -0.223

21 1 10.0 In (11 – 1) = 2.303 In (11 –1) = 0

24 1.4 10.0 In (11 – 1.4) = 2.262 In (11 – 1.4) = 0

27 1.8 9.6 In (11 – 1.8) = 2.219 In (11 – 1.8) = 0.336

30 2 9.2 In (11 – 2) = 2.197 In (11 – 9.2) = 0.588

8

c. Penyajian Hasil Pengamatan Pengenceran dan

Pengentalan Gula ke dalam Bentuk Grafik

Grafik pengentalan gula pada waktu tertentu

0

0,5

1

1,5

2

2,5

0 10 20 30 40

Waktu (Menit)

Kad

ar (

Bri

x)

Grafik Pengenceran gula pada waktu tertentu

0

2

4

6

8

10

12

0 10 20 30

Waktu (Menit)

Kad

ar (

Bri

x)

9

Grafik Perbandingan pengenceran dan pengentalan larutan gula

0246810

0 5 10 15 20 25 30 35Waktu (menit)

kad

ar (

bri

x)

Pengentalan

Pengenceran

Grafik fungsi pengentalan terhadap waktu tertentu

2,150

2,200

2,250

2,300

2,350

2,400

2,450

0 10 20 30 40

Waktu (Menit)

in (

X0

- X

t)

10

Grafik fungsi pengenceran terhadap waktu tertentu

-1

-0,8

-0,6

-0,4

-0,2

0

0,2

0,4

0,6

0,8

0 10 20 30 40

Waktu (menit)

Fu

ng

si

(In

(X

0 -

Xt)

Grafik fungsi pengenceran dan pengentalan terhadap waktu tertentu

-1,5-1

-0,50

0,51

1,52

2,53

0 5 10 15 20 25 30 35

Waktu (menit)

In (

X0

- X

t)

Pengenceran

Pengentalan

11

tKadar Bahan ( 0Brix) Fungsi [ ln (X0-Xt)]

Pengentalan Pengenceran Pengentalan Pengenceran

0 0 22 In (22 – 0) = 3.091 In (22-22) = ~

3 0.1 22 In (22 – 0.1) = 3.086 In (22 – 22) = ~

6 0.2 21.9 In (22 – 0.2) = 3.082 In (22 – 21.9) = -2.303

9 0.6 21.6 In (22 – 0.6) = 3.063 In (22 – 21.6) = -0.916

12 1 21.5 In (22 – 1) = 3.045 In (22 – 21.5) = -0.693

15 1 21.5 In (22 – 1) = 3.045 In (22 – 21.5) = -0.693

18 1.05 21.2 In (22 – 1.05) = 3.042 In (22-21.2) = -0.223

21 1.3 20.8 In (22 – 1.3) = 3.03 In (22 –20.8) = 0.182

24 1.7 20.7 In (22 – 1.7) = 3.011 In (22 – 20.7) = 0.262

27 1.8 20.6 In (22 – 1.8) = 3.006 In (22 – 20.6) = 0.336

30 2 20.5 In (22 – 2) = 2.996 In (22 – 20.5) = 0.405

d. Hasil Pengamatan Pengenceran dan Pengentalan Madu

e. Penyajian Data Hasil Pengamatan Pengenceran dan

Pengentalan Gula dalam Bentuk Grafik

Grafik Pengentalan Madu

0

0,5

1

1,5

2

2,5

0 5 10 15 20 25 30 35

Waktu (Menit)

Kad

ar (

%B

rix)

Pengentalan

12

Grafik Pengenceran Madu

20,420,620,821

21,221,421,621,822

22,2

0 10 20 30 40

Waktu (menit)

Ka

da

r (%

Bri

x)

Pengenceran

Grafik Pengenceran dan Pengentalan Madu

0

5

10

15

20

25

0 5 10 15 20 25 30 35

Waktu (Menit)

Kad

ar (

%b

rix)

Pengentalan Pengenceran

Grafik Fungsi Pengentalan Madu

2,98

3

3,02

3,04

3,06

3,08

3,1

0 5 10 15 20 25 30 35

Waktu (Menit)

Fu

ng

si l

n (

Xo

- X

t)

13

Grafik Fungsi Pengenceran Madu

-2,5

-2

-1,5

-1

-0,5

0

0,5

1

0 10 20 30 40

Waktu (Menit)

Fu

ng

si

ln (

X0

-Xt)

Grafik Fungsi Pengenceran dan Pengentalan Madu

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

0 10 20 30 40

Waktu (Menit)

Fu

ng

si

ln (

X0

-Xt)

Pengentalan Pengenceran

14

BAB V

PEMBAHASAN

Praktikum kali ini membahas mengenai kesetimbangan massa dan lebih

membahas tentang pengentalan dan pengenceran. Pada awalanya praktikan

diminta untuk menentukan kadar awal untuk melarutkan gula. Kadar yang

ditentukan mulanya 15% brix. Namun setelah dihitung jumlah gula yang

dibutuhkan untuk dilarutkan dalam 3000 ml dan kadar larutannya sebesar 0,15

maka kebutuhan gulanya adalah 529, 4 gram. Gula pasir yang tersedia hanya 1 kg

saja sehingga jika gula yang dibutuhkan 529, 4 gram hanya cukup untuk 2

kelompok shift saja. Padahal kelompok praktikum yang ada jumlahnya ada 4

kelompok shift. Oleh karena itu, praktikan diminta untuk mengurangi kadar dan

jumlah volum pelarut. Praktikan mencoba untuk mengurangi kadarnya menjadi

12% brix dan volum perlarut (air) menjadi 2500 ml. Jumlah gula yang dibutuhkan

untuk keadaan tersebut sebesar 340.91 gram.

Gula yang sudah ditimbang sebesar 340.91 gram dilarutkan kedalam 200

ml air panas agar cepat melarut. Setelah gula tersebut larut, dimasukkan kedalam

toples yang berisi air 2300 ml. Namun, sepertinya saat menunggu pelarutan gula,

air sudah saling mengalir dari toples ke toples. Sehingga air yang dalam toples

2300 ml terlihat lebih banyak dibandingkan dengan toples yang berisi 2500 ml.

Oleh karena itu, untuk memudahkannya, praktikan diminta tidak mengulang

kembali pengukuran volume air melainkan mengukur ketinggiannya saja saat

larutan pekat gula dimasukkan kedalam toples 1 sampai didapatkan volume tinggi

pada kedua toples sama. Sebelum memulai pengamatan, praktikan menguji kadar

air nya terlebih dahulu pada masing – masing toples dan catat keadaan awalnya.

Pada tples 1 (larutan gula) didapatkan kadarnya 11,2 0brix sedangkan pada toples

2(air) didapatkan kadarnya 0 0brix. 11,2 0brix artinya bahwa pada larutan tersebut

mengandung 11,2 gram gula dalam pelarut air.

Pengamatan dilakukan selama 3 menit sekali. Namun, praktikan tidak

dilakukan secara berurutan. Selain itu, setiap 3 menit, selang di lipat agar aliran

terhenti. Hasil 3 menit pertama, kadar larutan mengalami perubahaan yang sangat

15

signifikan yaitu kenaikan 0,4 0brix pada proses pengentalan dan mengalami

penurunan 0,4 0brix pada proses pengenceran. Saat 3 menit kedua, kadar larutan

tidak mengalami perubahan hal ini dipengaruhi oleh beberapa faktor, diantaranya :

kadar awal larutan yang tidak terlalu tinggi (konsentrasi fraksi kecil yaitu 0,12),

kondisi toples yang terlalu besar namun selang penyambung yang terlalu kecil,

rusaknnya selang penyambuang (terlipat, bocor), dan pengamatan yang kurang

teliti.

Rendahnya konsentrasi larutan gula saat awal pengamatan akibat dari

pencampuran gula yang terlalu banyak pelarutnya. Toples yang terlalu besar

ukurannya mengakibatkan jumlah air dan pelarut yang digunakan harus banyak.

Jika tidak, maka aliran kurang berjalan lancar bahkan tidak mengalir. Namun,

kendalanya terdapat pada terbatasnya jumlah gula yang tersedia. Sehingga

praktikan terpaksa melarutkan gula dalam pelarut dalam jumlah banyak.

Pada 3 menit ke-10, praktikan masih belum menemukan titik

kesetimbangan (equilibrium) namun praktikum harus sgera dihentikan karena

terbatasnya waktu praktikum dan lamanya persiapan di awal praktikum.

Seandainya praktikan diberikan lagi waktu sampai 30 menit kemungkinan besar

praktikan dapat menyelesaikannya dan menemukan titik equilibrium.

Dari hasil percobaan dapat terlihat bahwa kadar pengentalan larutan gula

semakin lama semakin tinggi namun berbeda dengan kadar pengenceran yang

semakin lama semakin rendah. Perubahan kadar yang tidak signifikan membuat

praktikum menjadi lebih lama. Nilai fungsi pengenceran dan pengentalan dalam

bentuk ln (X0-Xt) berbanding terbalik dengan kadar dalam satuan brix. Semakin

lama pengentalan maka nilai fungsi semaikn kecil sedangkan semakin lama

pengenceran maka nilai fungsi semakin besar.

Peristiwa pada proses pengentalan dan pengenceran madu memiliki

kesamaan dengan proses pengentalan dan pengenceran pada gula, semakin lama

aliran dibiarkan pada selang maka semakin tinggi kadar pengentalan. Begitu pula

dengan sebaliknya. Namun antara gula dengan madu memiliki perbedaan dalam

lamanya proses untuk mencapai kesetimbangan. Madu cenderung lebih lama dari

gula dalam proses menuju kesetimbangan (titik equilibrium). Oleh karena itu,

dilihat dari grafik pengenceran dan pengentalan gula dapat terlihat dalam waktu

16

30 menit, Larutan Gula hampir menemukan titik kesetimbanagn sedangkan

larutan madu masih terlalu jauh untuk mencapai kesetimbangan.

Refraktometer di dalam laboratorium terdapat 2 buah. Namun yang dapat

digunakan hanya 1 buah saja, sehingga saat melakukan pengamatan pada madu

dan gula, praktikan mengalami kesulitan dalam menentukan kadar karena

penggunaan alat refraktometer yang hanya 1 buah untuk semua orang (2

kelompok besar). Oleh karena itu waktu yang disediakan tidak mencukupi untuk

pengamatan proses pengenceran serta pengentalan gula dan madu agar mencapai

kesetimbangan. Selain itu, faktor pencucian yang kurang bersih pada kaca

refraktometer akibat dari saling bergantiannya uji coba kadar larutan gula dan

madu, membuat hasil dari pengamatan larutan madu tidak maksimal (tidak

beraturan/turun-naik)

17

BAB VI

KESIMPULAN DAN SARAN

6.1. Kesimpulan

Berdasarkan pemabahsan dapat disimpulkan bahwa

a. Hasil Perhitungan kadar awal 12% Brix untuk gula 340,91 gram dan air

2500 ml, berbeda saat gula dan air telah dicampurkan yakni besar

kadarnya menjadi 11,2% brix.

b. Toples 1 yang dikenai larutan gula atau madu yang sangat pekat saat awal

pengamatan keadaan kadarnya akan semakin encer, sedangkan pada toples

2 akan semakin kental

c. Jika Pengamatan dilakukan lebih lama akan ditemukan titik pertemuan

atau titik keseimbangan. Diamana grafik pengenceran dan pengentalan

akan bertemu, maka pada saat itu titik equilibrium terbentuk

d. Dilihat dari bentuk grafik dalam fungsi dan kadar brix terdapat perbedaan

arah kenaikan dan penurunan. Misalnya pada grafik fungsi pengenceran

madu atau gula mengalami Kenaikan sedangkan pada grafik kadar brix

pengenceran madu atau gula mengalami penurunan

6.2. Saran

Dalam melakukan praktikum terdapat beberapa faktor yang mempengaruhi

berjalannya praktikum. Faktor utama yang sangat berpengaruh adalah

ketersediaan alat dan bahan yang kurang memadai dan tidak layak pakai. Oleh

karena itu, diharapkan untuk kedepannya alat dan bahan praktikum harus

disediakan secara lengkap dan merupakan alat dan bahan yang layak pakai,

sehingga faktor penghambat berjalannya praktikum dapat sedikit teratasi.

18