viskositas 2

LAPORAN PRAKTIKUM

Nilai:

SATUAN OPERASI INDUSTRI

(Viscositas 2)

Oleh:

Nama: Encep Farokhi A

NPM: 240110130069

Hari, Tanggal Praktikum: Jumat, 15 Mei 2015

Waktu: 13.00 15.30 WIB

Co.Ass: Nedia Cahyati M.

LABORATORIUM PASCA PANEN DAN TEKNOLOGI PROSES

DEPARTEMEN TEKNIK DAN MANAJEMEN INDUSTRI PERTANIAN

FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI PERTANIAN

UNIVERSITAS PADJADJARAN

2015

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Pada praktikum kesembilan satuan operasi industri kali ini, yaitu melakukan praktikum mengenai viskositas. Praktikum kali ini, bertujuan untuk mempelajari viskositas dalam unit operasi satuan industri hasil pertanian secara umum dan mengukur viskositas beberapa bahan hasil pertanian. Dimana viskostas sangat erat hubungannya dengan fluida. Fluida adalah suatu substansi yang mengalami deformasi secara kontinyu jika dikenai gaya atau tegangan geser sekecil apapun. Salah sifat fluida yang menyatakan kekentalan suatu cairan atau fluida disebut viskositas.

Sebenarnya setiap benda yang bergerak didalam fluida (zat cair atu gas) akan mendapat gaya gesekan yang disebabkan oleh kekentalan fluida tersebut. Gaya gesekan sebanding dengan kecepatan relatif benda terhadap fluida. Kekentalan sendiri merupakan sifat cairan yang berhubungan erat dengan hambatan untuk mengalir. Beberapa cairan ada yang dapat mengalir cepat, sedangkan lainnya mengalir secara lambat. Salah satu faktor yang mempengaruhi viskositas suatu fluida adala temperatur.

Viskositas disebabkan karena adanya gaya kohesi (gaya tarik menarik antara molekul sejenis). Banyak contoh dalam kehidupan sehari-hari misalnya kecap, saus, odol, susu, minyak goreng, oli, darah, dan lain-lain. Tingkat kekentalan setiap zat cair tersebut berbeda-beda. Dalam pengukuran viskositas dapat diketahui dengan menggunakan alat viskometer Brookfield.

Viskometer Brookfield merupakan salah satu viskometer yang menggunakan gasing atau kumparan yang dicelupkan kedalam zat uji dan mengukur tahanan gerak dari bagian yang berputar. Viskositas didapatkan dengan mengukur gaya puntir sebuah rotor silinder (spindle) yang dicelupkan ke dalam sampel. Untuk dapat mengaplikasikan alat tersebut maka dilakukannya praktikum viskositas kali ini.

1.2 Tujuan

Adapun tujuan dari penulisan laporan praktikum viskositas kali ini yaitu sebagai berikut:

1.2.1 Tujuan Instruksional Umum

Mahasiswa dapat mempelajari viskositas dalam unit operasi satuan industri hasil pertanian secara umum.

1.2.2 Tujuan Instruksional Khusus

Mahasiswa dapat mengukur viskositas beberapa bahan hasil pertanian.

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Fluida

Fluida adalah zat-zat yang mampu mengalir dan yang menyesuaikan diri dengan bentuk wadah tempatnya. Bila berada dalam keseimbangan, fluida tidak dapat menahan gaya tangsial atau gaya geser. Semua fluida memiliki suatu derajat kompresibilitas dan memberikan tahanan kecil terhadap permukaan bentuk (Luqman, 2013).

Fluida adalah gugusan molekul yang jarak pisahnya besar, dan kecil untuk zat cair. Jarak antar molekul itu besar jika dibandingkan dengan garis tengah molekul itu. Molekul-molekul itu tidak terikat pada suatu kisi, melainkan saling bergerak bebas terhadap satu sama lain. Jadi kecepatan fluida, atau massanya kecepatan volume tidak mempunyai makna yang tepat sebab jumlah molekul yang menempati volume tertentu terus menerus berubah (Luqman, 2013).

Fluida dapat di golongkan kedalam cairan atau gas. Perbedaan- perbadaan utama antara cair dan gas adalah (a) cairan praktis tidak kompresibel, sedangkan gas kompresibel dan seringkali harus di perlakukan demikian dan (b) cairan mengisi volume tertentu dan mempunyai permukaan- permukaan bebas sedangkan agar dengan massa tertentu mengembang sampai mengisi seluruh bagian wadah tempatnya (Luqman, 2013).

Fluida yang lebih cair biasanya lebih mudah mengalir contohnya adalah air. Sebaliknya fluida yang lebih kental, lebih sulit mengalir, sebagai contoh minyak goreng, oli, madu. Tingkat kekentalan suatu fluida juga tergantung pada suhu semakin tinggi suhu zat cair, semakin kental zat cair tersebut. Perlu diketahui, bahwa Viskositas atau kekentalan Cuma ada pada fluida rial. Yang dimaksud fluida rial adalah fluida yang kita temui dalam kehidupan sehari-hari. Seperti air, sirup, oli, asap knalpot.

2.2 Vikositas

Viskositas dalam istilah orang awam adalah ukuran kekentalan suatu cairan, semakin besar nilai viskositas suatu cairan maka semakin besar pula kekentalan cairan tersebut. Secara umum viskositas terdapat pada zat alir (fluida) seperti zat cair dan gas. Alat pengukur viskositas suatu ciaran disebut viskosimeter (viskometer). Pengukuran viskositas lebih banyak digunakan orang untuk zat cair ketimbang zat gas, seperti viskositas oli pelumas mesin, produk susu, cat, air minum, darah, minyak goreng, sirup, dan sangat jarang di gunakan zat gas. Ini berarti tidak sedikit bidang profesi yang membutuhkan data viskositas diantaranya fisikawan, kimiawan, analis kimia, industri, dokter, kimia farmasi, kimia lingkungan, perminyakan, biokimia, dan sebagainya (Kusnandar, 2012).

Viskositas adalah ukuran resistensi terhadap aliran. Jika kita memberi lebih dari segelas air diatas meja, air akan tumpah keluar sbelum kita bisa menghentikannya. Jika kita memberi lebih dari sebotol madu, kami mungkin dapat mengaturnya tegak lagi sebelum madu banyak mengalir keluar, ini dimungkinkan karena madu memiliki banyak resistsnsi lebih besar untuk aliran viskositas lebih dari air (Kusnandar, 2012).

2.3 Klasifikasi Fluida

Menurut Setiawan tahun 2008, fluida dapat diklasifikasikan menjadi beberapa bagian, tetapi secara garis besar fluida dapat diklasifikasikan menjadi dua bagain yaitu :

2.3.1 Fluida Newtonian

Fluida Newtonian adalah suatu jenis fluida yang memiliki kurva shear stress dan gradien kecepatan linier. Contohnya adalah air, udara, ethanol, benzena, dan sebagainya. Fluida Newtonian akan terus menerus mengalir sekalipun terdapat gaya yang bekerja pada fluida tersebut, vikositas akan berubah jika terjadi perubahan temperatur. Dengan kata lain fluida Newtonian adalah fluida yang mengikuti hukum Newton tentang aliran.

2.3.2 Fluida Non-Newtonian

Fluida Non-Newtonian adalah fluida yang tidak tahan terhadap tegangan geser (shear stress), gradient kecepatan (shear rate) dan temperatur. Dengan kata lain kekentalan (Viscosity) merupakan fungsi daripada waktu. Fluida Non-Newtonian ini antara lain : cat, minyak pelumas, lumpur, darah, obat-obatan cair, bubur kertas, dan sebagainya. (Kusnandar, 2012).

Berikut ini beberapa model pendekatan untuk fluida Non-Newtonian :

1. Bingham Plastic

Bingham plastik adalah suatu model pendekatan fluida Non-Newtonian dimana viscositasnya akan sangat tergantung pada shear stree dari fluida tersebut. Semakin lama viskositasnya akan menjadi konstan.

2. Pseudoplastic

Pseudoplastis adalah suatu model pendekatan fluida Non-Newtonian dimana viskositasnya cenderung menurun tetapi shear stress dari fluida ini akan semakin meningkat.

3. Dilatant

Dilatant adalah suatu model pendektan fluida Non-Newtonian dimana viskositas danshear stress dari fluida ini akan cenderung mengalami peningkatan. Contoh fluida jenis ini adalah pasta.

Gambar 1. Grafik hubungan antara shear rate dan shear stress

(Sumber: Rachmadi, 2013)

Sementara itu penggolongan lain untuk fluida Non-Newtonian adalah :

1. Thixotropic (Shear thinning),

Fluida yang termasuk fluida shear thinning adalah fluida yang mengencer akibat geseran. Viskositas nyatanya berkurang dengan meningkatnya laju geseran semakin kuat fluida mengalami geseran, maka fluida tersebut semakin encer (viskositasnya berkurang) (Rachmadi, 2013).

Fluida thixptropic adalah fluida dimana viskositasnya seolah olah semakin lama semakin berkurang meskipun laju gesernya tetap. Apabila terdapat gaya yang bekerja pada fluida ini maka viskositasnya akan menurun contoh fluida ini adalh cat, campuran tanah liat, dan berbgai jenis jel (Rachmadi, 2013).

2. Rheopectic (Shear Thickening)

Fluida yang viskositasnya seolah olah makin lama makin besar. Sebagai contoh minyak pelumas. Bisa dikatakan bahwa jika ada suatu gaya yang bekerja padanya makan fluida rheopectic akan bertambah (Rachmadi, 2013). Sedangkan menurut Munson tahun 2004, untuk fluida yang mengental akibat geseran disebut Shear Thickening fluida. Viskositas nyatanya meningkat dengan peningkatan laju geseran, semakin fluida mengalami geseran maka semakin kental fluida tersebut (viskositas bertambah).

Gambar 2. Hubungan shear Rate dan shear stress pada thixotropic dan rheotpectic

(Sumber : Rachmadi, 2013)

2.4 Hubungan Fluida dengan Vikositas

Didalam fluida yang tidak diidealisir terdapat aktivitas molekuler antara bagian-bagian lapisannya. Salah satu akibat dari adanya aktivitas ini adalah timbulnya gesekan internal antara bagian-bagian tersebut, yang dapat digambarkan sebagai gaya luncur diantara lapisan-lapisan fluida tadi. Hal ini dapat dilihat dari perbedaan kecepatan bergerak lapisan-lapisan fluida tersebut. Bila pengamatan dilakukan terhadap aliran fluida makin mengecil ditempat-tempat yang jaraknya terhadap dinding pipa semakin kecil, dan praktis tidak bergerak pada tempat di dinding pipa. Sedangkan kecepatan terbesar terdapat ditengah-tengah pipa aliran.

2.5 Viskometer Brookfiled

Pada viskometer ini nilai viskositas didapatkan dengan mengukur gaya puntir sebuah rotor silinder (spindle) yang dicelupkan ke dalam sampel. Viskometer Brookfield memungkinkan untuk mengukur viskositas dengan menggunakan teknik dalam viscometry. Alat ukur kekentalan (yang juga dapat disebut viscosimeters) dapat mengukur viskositas melalui kondisi aliran berbagai bahan sampel yang diuji. Untuk dapat mengukur viskositas sampel dalam viskometer Brookfield, bahan harus diam didalam wadah sementara poros bergerak sambil direndam dalam cairan.

Pada metode ini sebuah spindle dicelupkan ke dalam cairan yang akan diukur viskositasnya. Gaya gesek antara permukaan spindle dengan cairan akan menentukan tingkat viskositas cairan.

Gambar 3. Viskometer

(Sumber: Daniel, 2011)

Seperti tampak pada gambar di atas, sebuah spindle dimasukkan ke dalam cairan dan diputar dengan kecepatan tertentu. Bentuk dari spindle dan kecepatan putarnya inilah yang menentukan Shear Rate. Oleh karena itu untuk membuat sebuah hasil viskositas dengan metode pengukuran Rotational harus dipenuhi beberapa hal sbb. :

a. Jenis Spindle

b. Kecepatan putar Spindle

c. Tipe Viskometer

d. Suhu sampel

e. Shear Rate (bila diketahui)

f. Lama waktu pengukuran (bila jenis sampel-nya Time Dependent)

Viskometer Brookfield merupakan salah satu viscometer yang menggunakan gasing atau kumparan yang dicelupkan kedalam zat uji dan mengukur tahanan gerak dari bagian yang berputar. Tersedia kumparan yang berbeda untuk rentang kekentalan tertentu, dan umumnya dilengkapi dengan kecepatan rotasi. Prinsip kerja dari viskometer Brookfield ini adalah semakin kuat putaran semakin tinggi viskositasnya sehingga hambatannya semakin besar.

BAB III

METODOLOGI PENGAMATAN DAN PENGUKURAN

3.1 Alat dan Bahan

3.1.1 Alat

Adapun alat yang digunakan pada praktikum viskositas kali ini adalah sebagai berikut:

1. Viskometer

2. Termokopel

3. Kulkas

4. Gelas

5. Stopwatch

3.1.2 Bahan

Adapun bahan yang digunakan pada praktikum viskositas kali ini adalah sebagai berikut:

1. Madu

2. Kecap

3. Saus (3 macam)

3.2 Prosedur Pelaksanaan

Adapun prosedur percobaan praktikum viskositas kali ini adalah sebagai berikut:

1. Memasang peralatan viskometer secara benar.

2. Menyiapkan bahan dalam tiga perlakuan (panas, dingin, dan sedang).

3. Memasukkan bahan dingin kedalam kulkas selama 10 menit dan memanaskan bahan untuk perlakuan panas selama 10 menit.

4. Mengukur suhu bahan dengan menggunakan termokopel pada setiap perlakuan bahan.

5. Memasukkan spindel ke dalam bahan dengan spindel 62 RPM untuk bahan kecap dan madu, spindel 63 RAM untuk bahan saus.

6. Mengukur viskositas bahan setiap perlakuan dan setiap jenis bahan.

BAB IV

HASIL PERCOBAAN

4.1 Hasil Praktikum

Tabel 1. Hasil pengamatan pengukuran viskositas

Bahan

Perlakuan

Suhu

Pembacaan

Faktor Pengali

Viskositas (mPa.s)

Madu

dingin

18,3

31,5

200

6300

sedang

26,7

55

50

2750

panas

48,5

16

50

800

Kecap

dingin

16,6

69

50

3450

sedang

25,8

34

50

1700

panas

48,4

8,5

100

850

Saus (delmonte)

dingin

16,6

61

2000

12000

sedang

25,5

80

400

32000

panas

49,1

64

2000

128000

Saus (indofood)

dingin

19,5

76

800

60800

sedang

26,9

90,5

400

36200

panas

48,5

80,5

400

32200

Saus (ABC)

dingin

16,5

83

800

66400

sedang

26,7

69

800

55200

panas

49,2

62,5

800

50000

4.2 Hasil Perhitungan

Viskositas= pembacaan x faktor pengali

Madu

Dingin= 31,5 x 200= 6300 mPa.s

Sedang= 55 x 50= 2750 mPa.s

Panas= 16 x 50= 800 mPa.s

Kecap

Dingin= 69 x 50= 3450 mPa.s

Sedang= 34 x 50= 1700 mPa.s

Panas= 8,5 x 100= 850 mPa.s

Saus delmonte

Dingin= 61 x 2000= 122000 mPa.s

Sedang= 80 x 400= 32000 mPa.s

Panas= 64 x 2000= 128000 mPa.s

Saus indofood

Dingin= 76 x 800= 60800 mPa.s

Sedang= 80 x 400= 36200 mPa.s

Panas= 80,5 x 400= 32200 mPa.s

Saus ABC

Dingin= 83 x 800= 66400 mPa.s

Sedang= 69 x 800= 55200 mPa.s

Panas= 62,5 x 800= 50000 mPa.s

4.3 Grafik

Gambar 4. Grafik perbandingan suhu terhadap viskositas madu

Gambar 5. Grafik perbandingan suhu terhadap viskositas kecap

Gambar 6. Grafik perbandingan suhu terhadap viskositas saus delmonte

Gambar 7. Grafik perbandingan suhu terhadap viskositas saus indofood

Gambar 8. Grafik perbandingan suhu terhadap viskositas saus ABC

BAB V

PEMBAHASAN

Pada praktikum kesembilan satuan operasi industri kali ini, mempelajari tentang viscositas. Tujuan dari praktikum kali ini adalah untuk mempelajari viskositas dalam unit operasi satuan industri hasil pertanian secara umum. Selain itu, pada praktikum kali ini kita akan mengukur viskositas beberapa bahan hasil pertanian seperti tiga jenis kecap dan dua jenis saus. Dimana viskositas adalah kekentalan suatu cairan atau fluida. Kekentalan merupakan sifat cairan yang berhubungan erat dengan hambatan untuk mengalir.

Kekentalan disebabkan karena kohesi antara patikel zat cair atau gaya tarik menarik antara molekul sejenis. Sedangkan faktor-faktor yang mempengaruhi viskositas diantaranya adalah tekanan, temperatur, adanya kehadiran zat lain, ukuran dan berat molekul, berat molekul, dan kekuatan antar molekul. Namun, dalam praktikum ini hanya akan dibahas mengenai hubungan viskositas dengan temperatur.

Pada praktikum kali ini, pengukuran viskositas dilakukan dengan menggunakan alat viskometer Brookfield. Viskometer Brookfield merupakan salah satu viskometer yang menggunakan gasing atau kumparan yang dicelupkan kedalam zat uji dan mengukur tahanan gerak dari bagian yang berputar. Prinsip kerja dari viskometer Brookfield ini adalah semakin kuat putaran semakin tinggi viskositasnya sehingga hambatannya semakin besar.

Dari kelima bahan yang kita uji viskositasnya tentunya memiliki nilai viskositas yang berbeda antara satu dengan yang lain. Seperti pada pada bahan madu memiliki nilai viskositas yang berbeda pada setiap perlakuannya. Dimana kelompok satu mendapatkan kesempatan untuk uji madu kali ini. Pada perlakuan dingin dimana madu didinginkan didalam lemari es kurang lebih selama 10 menit dan kemudian didapatkan suhu yaitu 18,3oC. Hasil pembacaan pada viskometer yaitu 31,5 dengan faktor pengali 200, maka nilai viskometer pada madu sebesar 6300 mPas.

Begitu pula untuk perlakuan panas mempunyai suhu 48,5oC, pembacaan pada viskometer 16 dengan faktor pengali 50 dan nilai viskositas sebesar 800 mPas. Sedangkan pada perlakuan sedang nilai suhu yang didapatkan sebesar 26,7 oC, pembacaan dan nilai viskositas secara berturut-turut yaitu 55 dengan faktor pengali 50 dan 2750 mPas. Untuk mengetahui tentang viskositas suatu zat, harus membuat grafik hubungan viskometer dan suhu.

Dari grafik yang didapatkan pada madu didapatkan sebesar 0,8358. Dimana nilai tersebut cukup baik sehingga data dapat dinyatakan cukup akurat. Untuk preaktikum kali ini, nilai regresi paling baik adalah madu itu sendiri dengan nilai yaitu 0,8358 dikarenakan paling mendekati nilai literature regresi yaitu 1. Sedangkan untuk saus terlihat dua perbedaan yang sangat signifikan.

Pada saus ABC dengan grafik yang dihasilkan berbentuk linier dengan nilai regresi yaitu 0,8322, berarti dapat dikatakan bahwa untuk data viskositas pada praktikum kali ini saus ABC adalah yang terbaik dan paling akurat bila dibandingkan dengan data jenis saus yang lain. Berbeda dengan saus Delmonte, terlihat dari hasil grafik yang didapatkan, dimana grafik terjadi kenaikan dan penurunan yang tidak beraturan. Selain itu, nilai regresi yang dihasilkan pada saus delmonte hanya 0,0938 tentunya sangat jauh dari literatur.

Dari tabel yang didapatkan juga dapat terlihat terjadi penurunan pada nilai viskositas semua bahan dari suhu dingin ke suhu panas. Hal ini sesuai dengan literatur yang menyatakan viskositas akan turun dengan naiknya suhu, sedangkan viskositas akan naik dengan turunnya suhu. Hal ini terjadi karena pemanasan zat cair menyebabkan molekul-molekulnya memperoleh energi. Molekul-molekul cairan bergerak sehingga gaya interaksi antar molekul melemah. Dengan demikian viskositas cairan akan turun dengan kenaikan temperatur.

Tentunya, pada praktikum viscositas kali ini tidak terlepas dari adanya hambatan, adapun hambatan yang dirasakan yaitu saat melakukan pembacaan pada viskometer dengan benar. Maka dari itu, pada praktikum viskositas kali ini sangat dibutuhkan ketelitian dan kefokusan yang tinggi dalam praktikum suatu viskositas bahan, karena akan sangat mempengaruhi keakuratan hasil perhitungan besarnya viskositas dan bentuk grafik yang akan dihasilkan.

BAB VI

KESIMPULAN DAN SARAN

6.1 Kesimpulan

Dari praktikum viscositas kali ini, dapat disimpulkan beberapa hal yaitu sebagai berikut:

1. Viskositas adalah kekentalan suatu cairan atau fluida.

2. Kekentalan disebabkan karena kohesi antara patikel zat cair atau gaya tarik menarik antara molekul sejenis.

3. Terjadi penurunan nilai vikositas pada setiap bahan dari suhu dingin ke suhu panas.

4. Temperatur berpengaruh terhadap nilai viskositas.

5. Viskometer Brookfield merupakan salah satu viskometer yang menggunakan gasing atau kumparan yang dicelupkan kedalam zat uji dan mengukur tahanan gerak dari bagian yang berputar.

6. Viskometer semakin kuat putaran semakin tinggi viskositasnya sehingga hambatannya semakin besar.

7. Pada praktikum kali ini data yang paling akurat adalah madu dengan nilai regresi yaitu 0,8358.

8. Viskositas akan turun dengan naiknya suhu, sedangkan viskositas akan naik dengan turunnya suhu.

6.2 Saran

Untuk mendapatkan hasil yang lebih baik, maka disarankan beberapa hal yaitu sebagai berikut:

1. Sebelum melakukan praktikum praktikan harus memahami terlebih dahulu materi praktikum dan tahap perhitungannya.

2. Harus teliti dalam mengukur viskositas dengan viskometer dan pembacaan skala ukur pada termometer

3. Ketelitian dan kefokusan yang tinggi pada praktikum kali ini sangat diperlukan terutama ketepatan dalam penghentian viskometer dan saat pembacaan hasil pada alat viskometer.

DAFTAR PUSTAKA

Charm, S.E. 1971. Fundamentals of Food Engineering.AVI Publishing Company. Westport. Connecticut.

Kusnandar. 2012. Satuan Operasi Industri. Refika Aditama. Bandung.

Luqman, B. 2013. Viscositas. Jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Diponegoro : Semarang.

Nurjanah, Sarifah, dkk. 2014. Penuntun Pratikum Satuan Operasi Industri. FTIP. Universitas Padjadjaran. Bandung.

Olovan, Daniel. 2011. Viskositas. Available at: http://olovans.wordpress.com /2011/04/25/responsi-viskositas/ (Diakses pada 20 Mei 2015. Pukul 11.05 WIB).

Rachmadi, Indra. 2013. Viskositas Fluida. Available at: http://indraachmadi. blogspot.com/2013/04/viskositas-fluida.html. (Diakses 20 Mei 2014. Pukul 11.07 WIB).

LAMPIRAN

Gambar 9. Viscometer dan Bahan

Gambar 10. Spindle

Gambar 11. Termokopel

Y-Values

18.326.748.563002750800

Suhu

Viskositas

Y-Values

16.60000000000000125.848.434501700850

Suhu

Viskositas

Y-Values

16.60000000000000125.549.112200032000128000

Suhu

Viskositas

Y-Values

19.526.948.5608003620032200

Suhu

Viskositas

Y-Values

16.526.749.2664005520050000

Suhu

Viskositas