LABORATORIUM PERLAKUAN MEKANIK

SEMESTER GENAP TAHUN AJARAN 2013/2014

MODUL : Sentrifugasi Cair-cair

PEMBIMBING : Ir. Yunus Tonapa Sarungu, MT

Oleh :

Kelompok : VI (Enam)

Nama : 1. Naura Agustina ,121424021

2. Nurul Fathatun ,121424023

3. Pria Gita Maulana ,121424024

Kelompok 1 (Susulan)

4. Achmad Faisal ,121424002

Kelas : 2A

PROGRAM STUDI DIPLOMA IV TEKNIK KIMIA PRODUKSI BERSIH

JURUSAN TEKNIK KIMIA

POLITEKNIK NEGERI BANDUNG

2014

Tanggal Praktikum : 15April 2014Tanggal Penyerahan : 22 April 2014(Laporan)

I. PENDAHULUAN

Tujuan Praktikum

1. Memisahkan minyak dan air pada emulsi minyak dalam air (santan kelapa).

2. Mengetahui pengaruh besar percepatan sentrifugal (gaya sentrigugal/Satuan

massa), ac (Fc / m) terhadap perbandingan volume perolehan fasa ringan dan

fasa berat.

3. Mengetahui pengaruh besar percepatan sentrifugal (gaya sentrigugal/Satuan

massa), ac (Fc / m) terhadap tinggkat pemisahan.

4. Mengetahui tingkat pemisahan yang dilakukan satu tahap dengan dua tahap

pada operasi pemisahan dua fasa cair dengan peralatan sentrifugasi.

II. LANDASAN TEORI

III. PERCOBAAN

a. Alat & Bahan

b. Prosedur Kerja

c. Data Pengamatan

a. Santan

V umpan

(ml)

ρ umpa

n (gr/ml)

N(rpm)

ρ (gr/ml)

V(ml)

lihgt hevy light heavy

2000

0.995 10065 0.995 1.003 520 1270

1.001 23775 0.996 1.000 500 1460

1.003 29237 0.998 1.006 340 1350

1.004 16030 0.995 1.004 560 1440

b. Gabungan fasa Light (Minyak)

V umpan

(ml)

ρ umpa

n (gr/ml)

N(rpm)

ρ (gr/ml)

V(ml)

lihgt hevy light heavy

1860 1.000 27905 0.951 1.001 94 1730

IV. PENGOLAHAN DATA

a. Massa jenis (kg/m3)

Santan

N(rps)

ρ (kg/m3)

lihgt hevy

167.75

995 1003

396.25

996 1000

487.28

998 1006

267.17

995 1004

Gabungan fasa Light (Minyak)

N(rps)

ρ (kg/m3)

lihgt hevy

465.08

951 1001

b. Perbandingan Volume Light & Heavy

Santan

N(rps)

V(m3)

lihgt hevy

167.75

0.00052 0.001270

396.25

0.00050 0.001460

487.28

0.00034 0.001350

267.17

0.00056 0.001440

Gabungan fasa Light

N(rps)

V(m3)

lihgt hevy

465.08

0.000094 0.00173

c. Perhitungan Gaya Sentrifugal (Fc)

Santan

1. N = 167.75 rad/s , Dik: r = 0.0048 m

Fc light = 0.01097 x ρ light x V light x r x N2

= 0.01097 x 995 kg/m3 x 0.00052 m3 x 0.0048 m x (167.75 rad/s)2

= 0.767 Newton

Fc Heavy = 0.01097 x ρ heavy x V heavy x r x N2

= 0.01097 x 1003 kg/m3 x 0.00127 m3 x 0.0048 m x (167.75 rad/s)2

= 1.887 Newton

2. N = 396.25 rad/s

Fc light = 0.01097 x ρ light x V light x r x N2

= 0.01097 x 996 kg/m3 x 0.0005 m3 x 0.0048 m x (396.25 rad/s)2

= 4.117 Newton

Fc Heavy = 0.01097 x ρ heavy x V heavy x r x N2

= 0.01097 x 1000 kg/m3 x 0.00146 m3 x 0.0048 m x (396.25 rad/s)2

= 12.07 Newton

3. N = 487.28 rad/s

Fc light = 0.01097 x ρ light x V light x r x N2

= 0.01097 x 998 kg/m3 x 0.00034 m3 x 0.0048 m x (487.28 rad/s)2

= 4.242 Newton

Fc Heavy = 0.01097 x ρ heavy x V heavy x r x N2

= 0.01097 x 1006 kg/m3 x 0.00135 m3 x 0.0048 m x (487.28 rad/s)2

= 16.98 Newton

4. N = 267.17 rad/s

Fc light = 0.01097 x ρ light x V light x r x N2

= 0.01097 x 995 kg/m3 x 0.00056 m3 x 0.0048 m x (267.17 rad/s)2

= 2.094 Newton

Fc Heavy = 0.01097 x ρ heavy x V heavy x r x N2

= 0.01097 x 1004 kg/m3 x 0.00144 m3 x 0.0048 m x (267.17 rad/s)2

= 5.434 Newton

Gabungan fasa Light

N = 465.08 rad/s

Fc light = ρ light x r x (2πN/60)2 x V light

= 0.01097 x 951 kg/m3 x 0.000094 m3 x 0.0048 m x (465.08 rad/s)2

= 1.018 Newton

Fc Heavy = ρ heavy x r x (2πN/60)2 x V heavy

= 0.01097 x 1001 kg/m3 x 0.00173 m3 x 0.0048 m x (465.08 rad/s)2

= 19.723 Newton

d. Kurva Gaya sentrifugal terhadap Massa jenis

Karena Percepatan sentrifugal berbanding lurus dengan gaya, jadi pengaruh

percepatan terhadap Massa jenis dapat amati dari kurva Gaya sentrifugal terhadap

Massa jenis.

Fc(Newton)

ρ (kg/m3)

light heavy lihgt hevy

0.767 1.887995 1003

2.094 5.434995 1004

4.117 12.07996 1000

4.242 16.98998 1006

994 995 996 997 998 9990

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

4

4.5

Kurva Fc vs Massa Jenis LightLinear (Kurva Fc vs Massa Jenis Light)

Massa Jenis Light (kg/m3)

Gaya

Sen

trifu

gal

998 1000 1002 1004 1006 10080

2

4

6

8

10

12

14

16

18

Kurva Fc vs Massa jenis HeavyLinear (Kurva Fc vs Massa jenis Heavy)

Massa Jenis Heavy (kg/m3)

Gaya

Sen

trifu

gal

e. Kurva Gaya sentrifugal terhadap Volume

Karena Percepatan sentrifugal berbanding lurus dengan gaya, jadi pengaruh

percepatan terhadap Volume dapat amati dari kurva Gaya sentrifugal terhadap

Volume.

Fc(Newton)

V(m3)

light heavy lihgt hevy

0.767 1.8870.00052 0.001270

2.094 5.4340.00056 0.001440

4.117 12.070.0005 0.001460

4.242 16.980.00034 0.001350

0.0003 0.0004 0.0005 0.00060

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

4

4.5

Kurva Fc vs Volume LightLinear (Kurva Fc vs Volume Light)

Volume light (m3)

Gaya

Sen

trifu

gal

0.0012 0.0013 0.0014 0.00150

2

4

6

8

10

12

14

16

18

Kurva Fc vs Volume Heavy

Volume Heavy (m3)

Gaya

Sen

trifu

gal

V. PEMBAHASAN

Oleh: Naura Agustina, 121424021

Oleh: Nurul Fathatun, 121424023

Oleh: Pria Gita Maulana, 121424024

Oleh: Achmad Faisal, 121424001 (Kelompok 1 - Susulan)

Sentrifugasi adalah proses pemisahan dengan menggunakan gaya sentrifugal

sebagai driving force. Gaya sentifugal adalah gaya yang terjadi akibat adanya putaran,

arah gayanya adalah dari titik pusat putaran keluar menuju jari-jari luar. Pemisahan

dengan metode sentrifugasi dapat dilakukan terhadap fasa padat-cair tersuspensi

maupun campuran berfasa cair-cair. Pada pemisahan cair-cair dapat dilakukan apabila

kedua cairan mempunyai perbedaan massa jenis. Cairan dengan massa jenis besar

disebut Heavy phase, sedangkan cairan dengan massa jenis lebih kecil disebut Light

phase. Semakin besar perbedaan massa jenis dari kedua cairan akan semakin mudah

untuk dipisahkan dengan metode sentrifugasi. Berarti, akan semakin kecil energi yang

diperlukan untuk proses pemisahannya.

Pada praktikum ini, Material yang dipisahkan adalah Minyak dan air dalam

santan kelapa (fasa cair teremulsi). Pemisahan yang dilakukan adalah Sentrifugasi

cair-cair dimana minyak sebagai Light phase, sedangkan air sebagai Heavy phase.

Alat yang digunakan dalam praktikum ini adalah disc bowl centrifuge yang beroperasi

secara batch pada tekanan atmosfer. 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. Minyak sebagai Light phase akan

keluar dibagian atas, sedangkan air sebagai Heavy phase keluar dibagian bawah.

Secara fisik light phase mempunyai warna cairan putih, terang dan kental. Sedangkan

heavy phase mempunyai warna lebih bening.

Untuk mengetahui pengaruh percepatan / gaya sentrifugal terhadap perolehan

dari masing-masing fasa (produk), maka dilakukan pemisahan dengan variasi

kecepatan putaran. Kemudian, dibuatlah kurva Gaya sentrifugal terhadap Massa jenis

dan terhadap Volume. Gaya sentrifugal berfungsi sebagai perusak sistem emulsi dan

memisahkan kedua fasa cairnya. Pengaruh percepatan / gaya sentrifugal terhadap

Massa jenis dan Volume dapat diamati dari persamaan berikut :

Fc = m x ac

Fc = 0.01097 x m x r x N2

m = ρ x V

Dari persamaan tersebut dapat dilihat bahwa Gaya sentrifugal berbanding lurus

terhadap percepatan dan Kecepatan putaran. Jadi pengaruh percepatan sentrifugal

terhadap volume dapat juga diamati dari pengaruh Gaya sentrifugal-nya. Secara

teoritis, gaya sentrifugal akan berbanding lurus dengan massa. Massa akan berbanding

lurus dengan Massa jenis dan berbanding terbalik dengan Volume. Jadi, semakin

besar gaya sentrifugal yang diberikan akan semakin besar kecepatan putaran dan

Massa jenis, dan akan semakin sedikit Volume nya.

Dari kurva Fc vs ρ Light & Heavy hasil praktikum ini didapatkan, untuk fasa

Light Fc hampir berbanding lurus dengan ρ Light. Artinya, semakin besar gaya yg

berikan fasa light akan semakin kurang murni, karena memiliki ρ naik (Minyak akan

semakin mengandung air). Sedangkan kurva Fc vs ρ Heavy didapatkan pada F =

4.117 Newton mengalami penurunan. Artinya, Pada saat pemisahan dengan F = 4.117

Newton ada partikal minyak yang masih tercampur dengan air (system emulsi belum

rusak / tidak terpisah) dan mengikuti aliran Heavy phase sehingga mempengaruhi

nilai ρ Heavy phase.

Dari kurva Fc vs V Light & Heavy hasil praktikum ini didapatkan, untuk fasa

Light kurva cenderung turun. Hanya saja pada saat F=2.094N, mengalami kenaikan

Volume. Hal ini dapat disebabkan oleh Sisa minyak Run pada F sebelumnya yang

masih menempel dialat dan berhasil ikut mengalir mengikuti Run pada F=2.094N. Hal

itu juga dapat dibuktikan ketika dilakukan pembongkaran alat untuk pencucian,

banyak minyak santan kelapa yang begitu kental menempel dialat. Sedangkan kurva

Fc vs V Heavy didapatkan kurva cenderung naik. Secara teoritis (rumus), seharusnya

kurva Fc vs V turun. Hal ini disebabkan karena ada sebagian minyak yang belum

terpisahkan sehingga ikut di aliran heavy phase sehingga mempengaruhi nilai massa

jenis nya. Secara teoritis pada suhu ruang 25oC , massa jenis air adalah  0.99707

gr/ml atau 997.07 kg/m3. Sedangkan pada praktikum ini didapatkan massa jenis air

lebih dari 1.000 gr/ml atau 1000 kg/m3.

Selanjutnya, light phase dari tiap Run pada praktikum ini disatukan untuk

kemudian dipisahkan lagi. Dan didapatkan light phase yang lebih murni yaitu lebih

kental dan putih. Secara teoritis semakin murni berarti nilai Massa jenis dari minyak

akan semakin kecil. Pada praktikum ini, dari gabungan fasa light didapatkan light

phase dengan massa jenis 0.951 gr/ml lebih kecil dari massa jenis light phase lainnya.

Berarti light phase kali ini merupakan paling murni daripada light phase sebelumnya.

VI. KESIMPULAN

VII. DAFTAR PUSTAKA

1) Warren, L., Cabe, Mc., Smith, J.C., Harriot, P., 198 “ Unit Operation of Chemical

Engineering”, 4 rd, pp Mc. Graw-Hill, Book Commpany, USA.

2) Djauhari, A., 2002,”Peralatan Kontak dan Pemisah Antar Fasa “, Diktat Kuliah, hal

3-5, Teknik Kimia Politeknik Negeri Bandung.

3) Team Lab Satuan Opersi, 2004,”Sentrifugasi”, Jurusan Teknik Kimia, Politeknik

Negeri Bandung, Bandung.