LAPORAN TUGAS AKHIR PEMBUATAN EVAPORATOR VAKUM …
Transcript of LAPORAN TUGAS AKHIR PEMBUATAN EVAPORATOR VAKUM …
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
LAPORAN TUGAS AKHIR
PEMBUATAN EVAPORATOR VAKUM
ZAT WARNA ALAMI DARI BIJI KESUMBA
Disusun Oleh:
1. ANDRIYANI NUR PRASETYANINGSIH I8308003
2. FATINA ANESYA LISTYOARTI I8308032
3. SUNANTHI PATRIA WIJAYA I8308062
4. WIM FAUZY I8308067
PROGRAM STUDI DIPLOMA III TEKNIK KIMIA
JURUSAN TEKNIK KIMIA
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SEBELAS MARET
SURAKARATA
2011
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
KATA PENGANTAR
Puji syukur penyusun panjatkan ke hadirat Allah SWT yang telah
melimpahkan rahmat dan karunia-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas
Akhir serta menyelesaikan laporan Tugas Akhir dengan judul Pembuatan Evaporator
Vakum Zat Warna Alami dari Biji Kesumba (Bixa Orellana Linn) Selama
melaksanakan Tugas Akhir maupun selama pembuatan laporan ini penyusun
mendapat bantuan dan dukungan dari berbagai pihak. Oleh karena itu, pada
kesempatan ini penyusun mengucapkan terima kasih secara khusus kepada :
1. Bapak Bregas S.T Sembodo,S.T.,M.T, Ketua Program Studi Diploma III
Teknik Kimia Universitas Sebelas Maret Surakarta.
2. Bapak Ir. Paryanto, MS Selaku dosen pembimbing yang telah banyak
memberikan dorongan dan pengarahan selama penyelesaian Tugas Akhir
penyusunan laporan ini.
3. Semua pihak yang tidak dapat disebutkan satu persatu, yang telah membantu
pelaksanaan Tugas Akhir dan penyusunan laporan ini.
Penyusun telah berusaha semaksimal mungkin demi terciptanya laporan ini,
tetapi saran dan kritik yang membangun sangat diharapkan penyusun demi
kesempurnaan laporan. Akhir kata, penyusun berharap agar laporan Tugas Akhir ini
dapat bermanfaat bagi para pembaca.
Surakarta, Juni 2011
Penyusun
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
iv
DAFTAR ISI
Halaman Judul ............................................................................................... i
Lembar Pengesahan ...................................................................................... ii
Lmbar Konsultasi………………………………………………………….. iii
Kata Pengantar .............................................................................................. iv
Daftar Isi ....................................................................................................... v
Daftar Tabel.................................................................................................... vi
Daftar Gambar ............................................................................................... vii
Intisari ............................................................................................................ viii
BAB I PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang............................................................................... 1
1.2. Rumusan Masalah......................................................................... 2
1.3. Tujuan............................................................................................ 2
1.4. Manfaat........................................................................................... 3
BAB II LANDASAN TEORI
2.1 Tinjauan Pustaka............................................................................. 4
2.1.1. Evaporasi.............................................................................. 4
2.1.2. Evaporator Vakum………………………………………… 5
2.1.3. Biji Kesumba (Bixa Orellana Linn)………………………. 7
2.2. Kerangka Pemikiran……………………………………………… 8
BAB III METODOLOGI
3.1. Alat dan Bahan................................................................................ 9
3.1.1. Rancangan Alat………………………………………….… 9
3.1.2. Alat yang Digunakan……………………………………... 10
3.1.3. Bahan yang Digumakan………………………………….. 10
3.2. Lokasi Pembuatan Alat................................................................. 11
3.3. Spesifikasi Alat............................................................................... 11
3.4. Langkah Kerja............................................................................... 14
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
iv
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1. Hasil............................................................................................. 15
4.1.1. Evaporator......................................................................... 15
4.1.2. Pengujian Alat.................................................................. 16
4.1.3. Perawatan Alat................................................................... 18
4.2. Pembahasan ................................................................................. 20
BAB V PENUTUP
5.1. Kesimpulan..................................................................................... 21
5.2. Saran.............................................................................................. 21
Daftar Pustaka ............................................................................................... 22
Lampiran ....................................................................................................... 23
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
vii
DAFTAR TABEL
Tabel 4.1 Data Percobaan Pemekatan Biji Kesumba (1)........................... 17
Table 4.2 Data Percobaan Pemekatan Biji Kesumba (2)........................... 17
Tabel 4.2 Data Percobaan Pemekatan Biji Kesumba (3)........................... 17
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
viii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1. Biji Kesumba……………………………………..................... 8
Gambar 3.1. Rangkaian Alat Evaporator Vakum Zat Warna Alami……….. 9
Gambar 3.2.Tangki Evaporator...................................................................... 12
Gambar 3.3. Pompa Vakum……………………............................................ 12
Gambar 3.4. Termostat................................................................................... 13
Gambar 3.5. Elemen Pemanas........................................................................ 13
Gambar 4.1. Rangkaian Alat Evaporator Tampak Depan............................. 15
Gambar 4.2. Rangkaian Alat Evaporator Tampak Samping……………….. 16
Gambar 4.3. Produk Hasil Pemkatan Evaporator Vakum............................. 18
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
ix
INTISARI
ANDRIYANI NUR PRASETYANINGSIH, FATINA ANESYA
LISTYOARTI, SUNANTHI PATRIA WIJAYA, WIM FAUZY, 2011,
“LAPORAN TUGAS AKHIR PEMBUATAN EVAPORATOR VAKUM ZAT
WARNA ALAMI DARI BIJI KESUMBA” PROGRAM STUDI DIPLOMA III
TEKNIK KIMIA UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA
Pada awalnya proses pewarnaan makanan, farmasi, atau pewarna pakaian
menggunakan zat warna alami. Namun ditemukannya zat warna sintetis maka
penggunaan zat warna alami semakin berkurang. Karena zat warna sintetis
memiliki kelemahan, maka penggunaan zat warna alami mulai dipertimbangkan
kembali.
Tujuan dari tugas akhir yang dilakukan adalah membuat evaporator vakum
zat warna alami dari biji kesumba yang efektif dalam pengoperasiannya. Alat ini
terdiri atas tangki, pompa vakum, pemanas, dan termostat. Proses pembuatannya
melalui beberapa tahapan yaitu perancangan, pembuatan, dan pengujian alat. Dari
hasil perancangan dan pembuatan evaporator didapatkan tabung silinder bertutup
kerucut dengan diameter 8 cm dan tinggi 27 cm. Tangki ini terbuat dari bahan
stainless steel, di dalamnya terdapat elemen pemanas dan sensor. Evaporator ini
menggunakan thermostat sebagai pengatur suhu dan pompa vakum untuk
mendapatkan keadaan vakum.
Dari uji coba alat diperoleh hasil sebagai berikut : evaporator vakum zat
warna alami dari biji kesumba beroperasi secara baik, terbukti dapat memekatkan
zat warna alami. Larutan pekat dapat diambil dengan cara menuangkan kedalam
tangki. Evaporator vakum zat warna alami dari biji kesumba dapat memekatkan
sebanyak 31% untuk suhu 50 oC pada tekanan 0,41 bar, sebanyak 43,33% untuk
suhu 60 oC pada tekanan 0,46 bar, dan sebanyak 56,67% untuk suhu 70
oC pada
tekanan 0,51 bar.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
1 Laporan Tugas Akhir Pembuatan Evaporator Vakum Zat Warna Alami dari Biji Kesumba
Program D3 Teknik Kimia Universitas Sebelas Maret Surakarta
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 LATAR BELAKANG
Zat warna digolongkan menjadi dua yaitu : zat pewarna alami (ZPA) yang
berasal dari bahan-bahan tumbuhan dan hewan. Pada umumnya diperoleh secara
ekstraksi, sebagai contoh klorofil yang memberi warna hijau, karoten yang
memberi warna jingga sampai merah, dan mioglobin yang memberi warna merah
pada daging. Yang kedua adalah zat pewarna sintetis (ZPS) yaitu zat warna buatan
yang berbahan dasar kimia seperti benzena, naftalena, dan antrasena. Zat pewarna
ini sangat berbahaya karena bersifat karsinogenik dan merusak lingkungan.
( http //:batikyogya.wordpress.com)
Bila dibandingkan dengan pewarna sintetis penggunaan pewarna alami
mempunyai keterbatasan-keterbatasan, antara lain :
1. Sering kali memberikan warna yang tidak diinginkan.
2. Konsentrasi pigmen rendah.
3. Stabilitas pigmen rendah.
4. Keseragaman warna kurang baik.
5. Spektrum warna yang tidak seluas pewarna sintetis.
Namun, penggunaan zat warna alami pada umumnya memiliki nilai jual
atau nilai ekonomi yang tinggi karena memiliki seni dan warna yang khas serta
ramah lingkungan.
Salah satu kendala pewarnaan pada makanan, farmasi, atau pewarna pakaian
yang menggunakan pewarna alami adalah variasi warnanya sangat terbatas. Untuk
itu, sebagai upaya mengangkat kembali penggunaan zat warna alami maka perlu
dilakukan pengembangan dengan melakukan eksplorasi sumber-sumber zat warna
alami. Eksplorasi ini dimaksudkan untuk mengetahui secara kualitatif warna yang
dihasilkan oleh berbagai tanaman di sekitar kita. Dengan demikian hasilnya dapat
memperkaya jenis–jenis tanaman sumber pewarna alami sehingga ketersediaan
zat warna alami selalu tersedia dan variasi warna yang dihasilkan semakin
beragam.
1
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
2 Laporan Tugas Akhir Pembuatan Evaporator Vakum Zat Warna Alami dari Biji Kesumba
Program D3 Teknik Kimia Universitas Sebelas Maret Surakarta
Eksplorasi zat warna alami ini bisa diawali dari memilih berbagai jenis
tanaman yang ada di sekitar kita baik dari bagian daun, bunga, batang, kulit
ataupun akar. Sebagai indikasi awal, tanaman yang kita pilih sebagai bahan
pembuat zat warna alami adalah bagian tanaman–tanaman yang berwarna atau
jika bagian tanaman itu digoreskan ke permukaan kain putih meninggalkan warna.
Hasil eksplorasi zat warna alami yang ditemukan dari beberapa tumbuhan antara
lain biji kesumba (warna merah), jarak (warna hijau) dan kunyit (warna kuning).
Sedangkan pada hewan zat warna alami diperoleh dari hewan Coccus Cacti betina
yang dikeringkan (hewan ini hidup pada jenis kaktus di kepulauan Canary dan
Amerika Selatan) yang dapat memberikan warna merah.
Untuk mendapatkan zat warna alami yang berwujud pekat akan lebih sulit
dari pada zat warna yang berbentuk cair. Hal ini dikarenakan kadar air pada zat
warna yang berwujud pekat lebih rendah. Salah satu cara untuk mengurangi kadar
air pada pewarna alami adalah dengan proses evaporasi. Evaporasi adalah suatu
proses yang bertujuan memekatkan konsentrasi suatu larutan yang terdiri atas
pelarut (solvent) yang volatile dan zat terlarut (solute) yang non volatile.
Alat yang digunakan untuk proses evaporasi disebut evaporator. Evaporator
sering digunakan pada industri susu, gula, dll. Pada umumnya evaporator
menggunakan suhu dengan titik didih pelarut pada tekanan atmosferis. Agar tidak
merusak kandungan zat warna yang dipakatkan digunakan evaporator vakum.
Evaporator vakum adalah evaporator yang bisa digunakan pada suhu dan tekanan
yang lebih rendah.
1.2 PERUMUSAN MASALAH
Berdasarkan latar belakang yang telah dipaparakan, maka permasalahan
dapat dirumuskan sebagai berikut :
Bagaimana cara merancang alat pemekat vakum (evaporator vakum)
zat warna alami dari biji kesumba.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
3 Laporan Tugas Akhir Pembuatan Evaporator Vakum Zat Warna Alami dari Biji Kesumba
Program D3 Teknik Kimia Universitas Sebelas Maret Surakarta
1.3 TUJUAN
Tujuan tugas akhir ini adalah :
1. Mendapatakan zat warna berbentuk cairan pekat.
2. Mengetahui kemampuan alat pemekat vakum (evaporator vakum) zat
warna alami dari biji kesumba.
1.4 MANFAAT
1. Bagi mahasiswa
a. Dapat mengaplikasikan ilmu yang telah diperoleh selama kuliah dalam
kehidupan sehari-hari.
b. Meningkatkan kreativitas dalam pengembangan teknologi
2. Bagi masyarakat
Diharapkan alat ini dapat bermanfaat bagi masyarakat sebagai alat
pemekat alternatif.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
4 Laporan Tugas Akhir Pembuatan Evaporator Vakum Zat Warna Alami dari Biji Kesumba
Program D3 Teknik Kimia Universitas Sebelas Maret Surakarta
BAB II
LANDASAN TEORI
2.1 TINJAUAN PUSTAKA
2.1.1 Evaporasi
Evaporasi adalah suatu proses yang bertujuan memekatkan konsentrasi suatu
larutan yang terdiri atas pelarut (solvent) yang volatile dan zat terlarut (solute)
yang non volatile. (Tri Widjaja, 2010)
Tujuan evaporasi adalah untuk memekatkan larutan yang terdiri dari zat
terlarut yang tidak mudah menguap dan pelarut yang mudah menguap. Dalam
kebanyakan proses evaporasi, pelarutnya adalah air. Evaporasi dilakukan dengan
menguapkan sebagian dari pelarut sehingga didapatkan larutan zat cair pekat yang
konsentrasinya lebih tinggi. Evaporasi tidak sama dengan pengeringan, dalam
evaporasi sisa penguapan adalah zat cair yang sangat kental dan bukan zat padat.
Evaporasi berbeda pula dengan destilasi, karena uapnya biasanya adalah
komponen tunggal. Walaupun uapnya merupakan campuran, tidak ada usaha
untuk memisahkannya menjadi fraksi-fraksi. Evaporasi berbeda dengan
kristalisasi, karena evaporasi digunakan untuk memekatkan larutan dan bukan
untuk membuat zat padat atau kristal. ( Mc Cabe, 1985)
Faktor-faktor yang mempengauhi proses evaporasi antara lain:
1. Luas permukaan bidang kontak
Semakin luas permukaan bidang kontak antara cairan dengan pemanas,
maka semakin banyak molekul air yang teruapkan, sehingga proses evaporasi
akan semakin cepat.
2. Tekanan
Kenaikan tekanan sebanding dengan kenaikan titik didih. Tekanan bisa
dibuat vakum untuk menurunkan titik didih cairan sehingga proses penguapan
semakin cepat.
4
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
5 Laporan Tugas Akhir Pembuatan Evaporator Vakum Zat Warna Alami dari Biji Kesumba
Program D3 Teknik Kimia Universitas Sebelas Maret Surakarta
3. Karakteristik zat cair
a. Konsentrasi
Walaupun cairan yang diumpankan ke dalam evaporator cukup
encer sehingga beberapa sifat fisiknya sama dengan air, tetapi jika
konsentrasinya meningkat, larutan itu akan semakin bersifat individual.
b. Pembentukkan busa
Beberapa bahan tertentu, terutama zat-zat organik berbusa pada
waktu diuapkan. Busa yang dihasilkan akan ikut ke luar evaporator
bersama uap.
c. Kepekaan terhadap suhu
Beberapa bahan kimia, bahan kimia farmasi, dan bahan makanan
dapat rusak bila dipanaskan pada suhu tinggi dalam waktu yang lama.
Dalam mengatur konsentrasi bahan-bahan seperti itu maka diperlukan
teknik khusus untuk menurunkan suhu zat cair dan mengurangi waktu
pemanasan.
d. Kerak
Beberapa larutan tertentu menyebabkan pembentukan kerak pada
permukaan pemanasan. Hal ini menyebabkan koefisien menyeluruh
semakin lama semakin berkurang. (Zuhrina & Bode, 2006)
2.1.2 Evaporator Vakum
Evaporator merupakan rangkaian utama yang digunakan untuk menurunkan
kandungan air yang ada dalam suatu larutan. Hal ini bertujuan untuk menaikkan
konsentrasi suatu larutan. Prinsip kerja evaporator didasarkan pada perbedaan titik
didih antar zat. Zat yang memiliki titik didih lebih rendah akan menguap terlebih
dahulu, sedangkan yang memiliki titik didih lebih tinggi akan tertinggal. Pada
keadaan tekanan tinggi, titik didih akan ikut tinggi. Sedangkan pada keadaan
tekanan rendah maka titik didih akan ikut rendah. Jadi operasi evaporasi bisa
dijalankan pada suhu yang lebih rendah dari titik didih normal, dengan cara
beroperasi pada tekanan lebih rendah dari 1 atm (vakum) menggunakan
evaporator vakum.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
6 Laporan Tugas Akhir Pembuatan Evaporator Vakum Zat Warna Alami dari Biji Kesumba
Program D3 Teknik Kimia Universitas Sebelas Maret Surakarta
Prinsip utama evaporator vakum terletak pada penurunan tekanan sehingga
pelarut dapat menguap pada suhu di bawah titik didihnya. Evaporator vakum lebih
disukai karena mampu menguapkan pelarut di bawah titik didih sehingga zat yang
terkandung di dalam pelarut tidak rusak oleh suhu yang tinggi.
Untuk mengkondisikan tekanan vakum pada suatu proses evaporasi dapat
dilakukan dengan beberapa pilihan peralatan mekanis seperti pompa vakum atau
ejector yang dikombinasikan dengan alat penukar panas (heat exchanger) yang
sesuai untuk mendapatkan tekanan vakum yang dibutuhkan untuk proses
evaporasi. Dengan peralatan mekanis ini tekanan pada evaporator dapat dikurangi
dengan menyedot udara yang terkurung di dalamnya.
Pompa vakum merupakan suatu alat yang memindahkan atau mengalirkan
fluida. Pompa vakum diciptakan pada 1650 oleh Otto von Guericke.
p ompa vakum banyak digunakan pada :
Proses pencetakan plastik
Medis
Kedokteran
Vacuum Dryer
Industri makanan, dll.
P ada prinsipnya, pompa vakum bekerja dengan metode pengisapan dengan
tekanan vakum (< 1 atm). Pompa vakum ini bekerja dengan mengalirkan
atau mendorong gas dengan cara sedemikian rupa sehingga gas terdorong dari
pompa inlet menuju pompa outlet. Udara dari luar dihisap oleh motor listrik
sehingga masuk kedalam tabung vakum, di dalam tabung vakum udara
divakumkan sehingga tekanan udara menjadi sangat rendah. K emudian udara
masuk ke dalam main unit. Di dalam main unit ini udara masuk ke dalam
pompa inlet menuju pompa outlet. (www.scribd.com)
2.1.3 Biji Kesumba (Bixa Orellana Linn)
Kesumba merupakan salah satu dari tanaman yang dijadikan penelitian
mengenai kandungan zat warna yang terkandung dalam bijinya. Biji kesumba ini
dapat dimanfaatkan sebagai pengganti pewarna sintetis.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
7 Laporan Tugas Akhir Pembuatan Evaporator Vakum Zat Warna Alami dari Biji Kesumba
Program D3 Teknik Kimia Universitas Sebelas Maret Surakarta
Kesumba dikenal juga dengan nama kunyit jawa, galinggem, paparada, atau
galuga. Biji kesumba berbentuk bulat atau seperti buah pir. Warna bijinya bergaris
hijau yang terdapat dalam buah kotak berbulu. Biji ini terasa pahit.
(www.suaramerdeka.com)
Tanaman kesumba (Bixa Orellana Linn ), termasuk family bixaceae, berasal
dari Amerika. Tanaman ini sudah banyak ditanam di pekarangan- pekarangan
rumah dan di pinggir- pinggir jalan sebagai tanaman hias atau peneduh. Kadang
tanaman ini tumbuh secara liar diantara semak belukar. Keistimewaan dari
tanaman ini adalah pada buahnya yang sepintas menyerupai buah rambutan yang
berwarna merah darah. Biji- bijinya yang mengandung zat berwarna merah cerah
dinamakan annatto.
Pemanfaatan biji kesumba saat ini masih terbatas, padahal dalam biji
kesumba terdapat zat warna yang dapat dimanfaatkan lebih lanjut menjadi zat
warna alami.
Zat warna alami pada biji buah kesumba dapat digunakan sebagai zat
pewarna merah, misalnya seperti untuk lipstick juga dapat memberikan warna
kuning seperti mentega dan keju karena dapat menghasilkan warna kuning alami
(biksin). (Suryowinoto, 1997)
Berdasarkan taksonomi tumbuhan, kesumba diklasifikasikan sebagai berikut:
Divisi : Spermatophyta
Sub divisi : Angiospermae
Kelas : Dicotylodoneae
Sub kelas : Archichlamydeae
Ordo : Violales
Famili : Bixaceae
Genus : Bixa
Spesies : Bixa Orellana
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
8 Laporan Tugas Akhir Pembuatan Evaporator Vakum Zat Warna Alami dari Biji Kesumba
Program D3 Teknik Kimia Universitas Sebelas Maret Surakarta
Gambar 2.1 Biji Kesumba
2.2 KERANGKA PEMIKIRAN
2.2.1. Proses Pembuatan Evaporator Vakum Zat Warna Alami dari Biji
Kesumba
Bahan yang akan dipekatkan adalah ekstrak zat warna yang berasal dari biji
kesumba dengan pelarut air. Metode yang dipakai adalah pemekatan dengan
menggunakan evaporator vakum. Evaporator jenis ini sering digunakan untuk
operasi dengan kapasitas kecil karena mudah pengoprasiannya. Cara kerja
evaporator adalah dengan mengontakkan langsung larutan dengan pemanas.
Dengan mempertimbangkan hal di atas maka alat yang digunakan adalah
tangki berbentuk silinder yang terbuat dari stainless steel untuk tempat pemekatan
zat warna alami dengan cara memanaskan larutan zat warna alami dengan elemen
pemanas. Di bagian bawah tangki terdapat alat pengukur suhu agar dapat
mengontrol suhu sesuai yang dikehendaki. Bahan stainless steel dipilih karena
bahan tersebut tahan panas, tidak mudah berkarat, dan kuat.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
9 Laporan Tugas Akhir Pembuatan Evaporator Vakum Zat Warna Alami dari Biji Kesumba
Program D3 Teknik Kimia Universitas Sebelas Maret Surakarta
2.2.2 Proses Pengerjaan
Studi literature / pustaka tentang alat pemekat
Membuat laporan
Menganalisa produk
Menguji kerja alat pemekat
Membuat alat pemekat
Menentukan kapasitas
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
10 Laporan Tugas Akhir Pembuatan Evaporator Vakum Zat Warna Alami dari Biji Kesumba
Program D3 Teknik Kimia Universitas Sebelas Maret Surakarta
BAB III
METODOLOGI
3.1 ALAT DAN BAHAN
3.1.1 Rancangan Alat
Rancangan Alat Evaporaor Vakum dapat dilihat pada Gambar 3.1
Gambar 3.1 Rangkaian Alat Evaporator Vakum Zat Warna Alami
1. Tutup Tangki
2. Tangki Evaporator
3. Elemen Pemanas
4. Kran
5
6
7
8
9
3
4
2
1
10
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
11 Laporan Tugas Akhir Pembuatan Evaporator Vakum Zat Warna Alami dari Biji Kesumba
Program D3 Teknik Kimia Universitas Sebelas Maret Surakarta
5. Saklar
6. Thermo control
7. Penyangga
8. Sensor
9. Pompa Vakum
3.1.2 Alat yang digunakan
a. Kunci pas
b. Kunci inggris
c. Gergaji besi
d. Alat potong plat
e. Tang
f. Grinder
g. Alat patri
h. Palu
i. Meteran
j. Obeng
k. Tespen
l. Jangka sorong
m. Bor besi
n. Thermo control (0 – 200)o C
o. Stop kran air (1/2 inchi)
p. Stop kran gas (1/4 inchi)
q. Klem
r. Penampung larutan
3.1.3 Bahan yang digunakan
a. Plat stainless steel 0,4 mm
b. Elemen pemanas
c. Selang
d. Isolator transistor
e. Kabel
f. Lem plastic steel
g. Karet ban dalam
h. Mur dan baut
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
12 Laporan Tugas Akhir Pembuatan Evaporator Vakum Zat Warna Alami dari Biji Kesumba
Program D3 Teknik Kimia Universitas Sebelas Maret Surakarta
3.2 Lokasi Pembuatan Alat
Karena keterbatasan tenaga dan peralatan yang dimiliki oleh mahasiswa maka
pembuatan tangki evaporator vakum ini dikerjakan oleh bengkel Teguh Wiyono
yang beralamat di pasar Kabangan Los nomor 1, Laweyan, Surakarta. Pengujian
alat dilakukan di Laboratorium Operasi Teknik Kimia Universitas Sebelas Maret.
3.3 Spesifikasi Alat
a. Tangki
- Tipe : Silinder vertical
- Tebal : 0,4 mm
- Bahan : Stainless steel
- Kapasitas : 1,4 L
- Tinggi : 27 cm
- Diameter : 8 cm
- Fungsi : Tempat penampungan zat warna alami
Gambar 3.2 Tangki Evaporator
b. Pompa Vakum
- Merk : ABM
- Jenis : Centrifugal
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
13 Laporan Tugas Akhir Pembuatan Evaporator Vakum Zat Warna Alami dari Biji Kesumba
Program D3 Teknik Kimia Universitas Sebelas Maret Surakarta
- Maksimal vakum : 80 mbar
- Kapasitas : 2,2 m3/jam
- Tegangan : 230 volt
- Kuat Arus : 1,1 Ampere
- Frekuensi : 60 Hz
- Fungsi : Menghasilkan tekanan vakum.
Gambar 3.3 Pompa Vakum
c. Thermo control
- Merk : Autonics
- Bentuk : Bulat
- Diameter : 7 cm
- Skala : (0 – 200) oC
- Bahan : Tembaga dan plastik
- Fungsi : Untuk menjaga suhu agar sesuai dengan kondisi
proses yaitu (50-70) oC.
deg C
Ø 7 cm
Gambar 3.1 Thermo Control
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
14 Laporan Tugas Akhir Pembuatan Evaporator Vakum Zat Warna Alami dari Biji Kesumba
Program D3 Teknik Kimia Universitas Sebelas Maret Surakarta
d. Elemen pemanas
- Daya : 220 watt
- Tegangan : 150 volt
- Panjang : 7,3 cm
- Tebal : 0,7 cm
- Bahan : Tembaga
- Fungsi : Untuk memanaskan larutan
7,3 cm
Gambar 3.2 Elemen Pemanas
3.4 LANGKAH KERJA
1. Pembuatan Tangki Evaporator
a. Mendesain ukuran tangki dengan volume 1,4 liter.
b. Menentukan diameter dan tinggi tangki.
c. Menentukan letak sensor dan elemen pemanas pada tangki.
d. Menentukan letak kran pengeluaran larutan.
e. Pembuatan tutup tangki.
2. Merangkai Alat
a. Memasang elemen pemanas pada tangki bagian bawah.
b. Memasang sensor di samping elemen pemanas.
c. Memasang kran air 1/2 in pada bagian bawah tangki.
d. Memasang tangki pada rangka alat yang telah disediakan.
3. Alat siap dioperasikan.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
15 Laporan Tugas Akhir Pembuatan Evaporator Vakum Zat Warna Alami dari Biji Kesumba
Program D3 Teknik Kimia Universitas Sebelas Maret Surakarta
4. Prosedur pembuatan larutan kesumba :
a. Menimbang biji kesumba sebanyak 100 gram.
b. Memasukkan biji kesumba ke dalam gelas beker dan tambahkan air
dengan perbandingan 1:10 (100 gram biji kesumba ditambahkan 1
liter air).
c. Memanaskan sampai mendidih.
d. Menyaring larutan biji kesumba.
5. Pengoperasian Alat
1. Memasukkan 300 ml larutan kedalam tangki evaporator.
2. Menghidupkan thermostat, pompa vakum, dan pemanas.
3. Mengatur suhu thermostat yang diinginkan.
4. Mengambil data dengan jangka waktu yang ditentukan.
5. Mematikan thermostat, pemanas, dan pompa vakum.
6. Mengeluarkan larutan pekat ke dalam wadah yang telah disediakan.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
16 Laporan Tugas Akhir Pembuatan Evaporator Vakum Zat Warna Alami dari Biji Kesumba
Program D3 Teknik Kimia Universitas Sebelas Maret Surakarta
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1. HASIL
4.1.1. Evaporator
Evaporator dibuat dari bahan lembaran pelat stainless steel dengan tebal 0.4
mm dalam skala laboratorium. Evaporator ini dilengkapi dengan elemen pemanas
dan termostat. Elemen pemanas berfungsi untuk memanaskan larutan yang ada di
dalam tangki sedangkan termostat berfungsi untuk mengatur suhu larutan. Larutan
zat warna alami dari biji kesumba dimasukkan dari atas tangki. Kemudian tangki
ditutup rapat dan dihubungkan dengan pompa vakum.
Gambar 4.1 Rangkaian Alat Evaporator Tampak Depan
16
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
17 Laporan Tugas Akhir Pembuatan Evaporator Vakum Zat Warna Alami dari Biji Kesumba
Program D3 Teknik Kimia Universitas Sebelas Maret Surakarta
Gambar 4.2 Rangkaian Alat Evaporator Tampak Samping
Dari pengujian alat yang telah dilakukan, alat tersebut dapat bekerja sesuai
dengan yang diharapkan dan terbukti dapat memekatkan larutan zat warna alami
dari biji kesumba. Alat ini dapat dibongkar pasang sehingga mudah untuk
dibersihkan dari sisa-sisa zat warna alami yang masih menempel ditangki
evaporator. Karena menggunakan pelarut air dalam membuat larutan zat warna
alami, air yang digunakan belum diketahui kadar kemurniannya sehingga
kemungkinan dapat menyebabkan terjadinya korosi pada alat, maka alat ini dibuat
dari stainless steel sehingga memiliki ketahanan terhadap korosi. Namun masih
terdapat kekurangan-kekurangan pada alat ini, yaitu belum dilengkapi alat
penununjuk level dan pengatur tekanan, sehingga selama proses berlangsung tidak
diketahui tinggi larutan zat warna alami yang masih di dalam tangki dan tekanan
tidak dapat konstan.
4.1.2 Pengujian Alat
Dari hasil pengujian alat telihat bahwa alat tersebut dapat bekerja sesuai
dengan yang diharapkan dan terbukti dapat memekatkan zat warna dari biji
kesumba. Pengujian alat menggunakan larutan biji kesumba yang dibuat dari biji
kesumba sebanyak 100 gram dan pelarut air sebanyak 1 liter. Hasil percobaan
diperoleh data sebagai berikut.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
18 Laporan Tugas Akhir Pembuatan Evaporator Vakum Zat Warna Alami dari Biji Kesumba
Program D3 Teknik Kimia Universitas Sebelas Maret Surakarta
Tabel 4.1. Data Pengujian Alat Evaporator Vakum Biji Kesumba
Volume sampel : 300 ml
No Waktu
(menit)
Pengujian 1 Pengujian 2 Pengujian 3
P
(bar)
T
(0C)
V
(ml)
P
(bar)
T
(0C)
V
(ml)
P
(bar)
T
(0C)
V
(ml)
1
2
3
4
5
30
45
60
75
90
0,41
0,41
0,41
0,41
0,41
50
50
50
50
50
280
260
242
222
207
0,46
0,46
0,46
0,46
0,46
60
60
60
60
60
250
220
200
180
170
0,51
0,51
0,51
70
70
70
220
180
130
Pengurangan
Volume 31% 43,33% 56,67%
Hasil pemekatan larutan zat warna alami dari biji kesumba dengan alat evaporator
vakum adalah sebagai berikut :
1 2 3
Keterangan gambar
1. Pemekatan zat warna alami dari biji kesumba pada suhu 50 oC dan
tekanan 0,41 bar.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
19 Laporan Tugas Akhir Pembuatan Evaporator Vakum Zat Warna Alami dari Biji Kesumba
Program D3 Teknik Kimia Universitas Sebelas Maret Surakarta
2. Pemekatan zat warna alami dari biji kesumba pada suhu 60 oC dan
tekanan 0,46 bar.
3. Pemekatan zat warna alami dari biji kesumba pada suhu 70 oC dan
tekanan 0,51 bar.
Gambar 4.3 Produk Hasil Pemekatan Evaporator Vakum
4.1.3 Perawatan Alat
Perawatan alat adalah suatu kegiatan yang bertujuan untuk memperpanjang
umur pemakaian alat. Dengan adanya perawatan diharapkan alat dapat selalu
dalam kondisi siap pakai dan bekerja dengan baik. Jenis perawatan tersebut adalah
dengan mengupayakan pencegahan kerusakan sedini mungkin dengan cara
perawatan secara rutin dan berkala.
Hal-hal yang perlu diperhatikan dalam perawatan evaporator adalah sebagai
berikut :
1. Membersihan tangki dan selang sebelum dan setelah pemakaian.
2. Mengecat penyangga untuk menghindari karat.
4.2 PEMBAHASAN
Metode yang digunakan dalam percobaan ini adalah pemekatan zat warna
alami dari biji kesumba dengan menggunakan evaporator vakum. Prinsip utama
evaporator vakum terletak pada penurunan tekanan sehingga pelarut dapat
menguap pada suhu di bawah titik didihnya. Evaporator vakum lebih disukai
karena mampu menguapkan pelarut di bawah titik didih sehingga zat yang
terkandung di dalam pelarut tidak rusak oleh suhu yang tinggi.
Pada pengujian alat tersebut menggunakan larutan sampel sebanyak 300 ml,
kemudian dimasukan kedalam tangki evaporator. Tangki yang digunakan adalah
tangki yang berbentuk silinder yang dipasang secara vertical. Pompa vakum
dinyalakan, dan suhu diatur dengan variasi suhu 50 0C, 60
0C, dan 70
0C.
Kemudian dilakukan pengamatan terhadap hasil pemekatan zat warna alami.
Dari hasil pengujian alat evaporator vakum zat warna yang dipekatkan
sebanyak 31% untuk suhu 50 oC pada tekanan 0,41 bar. Sebanyak 43,33% untuk
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
20 Laporan Tugas Akhir Pembuatan Evaporator Vakum Zat Warna Alami dari Biji Kesumba
Program D3 Teknik Kimia Universitas Sebelas Maret Surakarta
suhu 60 oC pada tekanan 0,46 atm dan sebanyak 56,67% untuk suhu 70
oC pada
tekanan 0,51 atm.
Perlakuan pada suhu 70 oC dan tekanan 0,52 atm mengasilkan zat warna yang
dipekatkan lebih besar. Hal ini dikarenakan pada suhu tersebut banyak pelarut
yang teruapkan.
Dalam pembuatan evaporator vakum ini terdapat kelebihan yaitu evaporator
ini terbuat dari stainless steel sehingga memiliki ketahanan terhadap korosi. Selain
itu, alat evaporator vakum ini juga dilengkapi temperature control sehingga suhu
dapat dijaga tetap sesuai kebutuhan.
Namun tetap saja masih terdapat kekurangan pada alat ini, yaitu tidak
memiliki level indicator sehingga tidak dapat mengukur ketinggian larutan ketika
proses berlangsung dan tidak adanya alat pengatur tekanan sehingga tekanan tidak
dapat konstan.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
22 Laporan Tugas Akhir Pembuatan Evaporator Vakum Zat Warna Alami dari Biji Kesumba
Program D3 Teknik Kimia Universitas Sebelas Maret Surakarta
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 KESIMPULAN
1. Evaporator vakum telah berhasil dibuat untuk memekatkan zat warna
alami dari biji kesumba.
2. Dari hasil perancangan dan pembuatan evaporator didapatkan tabung
silinder bertutup kerucut dengan diameter 8 cm, tinggi 27 cm, dan volume
1,4 L.
3. Dari hasil pengujian alat evaporator vakum zat warna yang dipekatkan
sebanyak 31 % untuk suhu 50 oC pada tekanan 0,41 bar. Sebanyak 43,3%
untuk suhu 60 oC pada tekanan 0,46 bar dan sebanyak 56,7 % untuk
suhu 70 oC pada tekanan 0,51 bar.
5.2 SARAN
1. Untuk mencegah terjadinya kerusakan pada alat, hendaknya dilakukan
perawatan yang intensif.
2. Sebaiknya memiliki level indikator sehingga dapat mengukur ketinggian
larutan ketika proses berlangsung.
21