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)