BAB II

TINJAUAN PUSTAKA2.1 Viskositas2.1.1 Definisi ViskositasViskositas adalah ukuran yang menyatakan kekentalan suatu cairan atau fluida. Beberapa cairan ada yang dapat mengalir cepat, sedangkan yang lainnya mengalir lambat. Cairan yang mengalir cepat seperti air, alkohol dan bensin mempunyai viskositas kecil. Sedangkan cairan yang mengalir lambat seperti gliserin, minyak, dan madu mempunyai viskositas besar. Jadi, viskositas tidak lain menentukan kecepatan mengalirnya suatu cairan (Yazid, 2005).Dalam fluida newton, tegangan geser berbanding lurus dengan laju geser, dan tetapan kesebandingannya itu dinamakan viskositas:

v (Mc.Cabe dkk., 1987).

Dalam satuan SI, v diukur dalam newton per meter persegi dan dalam kilogram per meter detik atau paskal detik. Dalam sistem cgs, viskositas dinyatakan dalam gram per meter detik dan satuan ini dinamakan poise (P). Data viskositas pada umumnya dilaporkan dalam sentipoise (cP = 0,01 poise), karena kebanyakan fluida mempunyai viskositas yang jauh lebih kecil dari 1 P (McCabe, dkk., 1987).2.1.2 Aliran FluidaAliran fluida dapat diaktegorikan:

1. Aliran laminar

Aliran dengan fluida yang bergerak dalam lapisan lapisan, atau laminalamina dengan satu lapisan meluncur secara lancar. Dalam aliran laminar ini viskositas berfungsi untuk meredam kecendrungan terjadinya gerakan relatif antara lapisan. Sehingga aliran laminar memenuhi hukum viskositas Newton yaitu :

v (Ridwan, 2000) Dalam fluida newton, tegangan-geser berbanding lurus dengan laju geser, dan tetapan kesebandingannya itu dinamakan viskositas. Dalam satuan SI, v diukur dalam N/m2 dan dalam kg/ms, atau Pa.s. Dalam sistem cgs, viskositas dinyatakan dalam gr/ms dan satuan ini dinamakan poise (P). Data viskositas pada umumnya dilaporkan dalam sentipoise (cP = 0,01 poise), karena kebanyakan fluida mempunyai viskositas yang jauh lebih kecil dari 1P (Mc.Cabe dkk., 1987).

Dalam satuan Inggris, viskositas didefenisikan dengan menggunakan faktor konversi hukum Newton gc. Persamaan yang mendefeniskannya adalah

v (Mc.Cabe dkk., 1987).2. Aliran turbulen

Aliran dimana pergerakan dari partikel partikel fluida sangat tidak menentu.Karena mengalami percampuran serta putaran partikel antar lapisan, yang mengakibatkan saling tukar momentum dari satu bagian fluida kebagian fluida yang lain dalam skala yang besar. Dalam keadaan aliran turbulen makaturbulensi yang terjadi membangkitkan tegangan geser yang merata diseluruh

fluida sehingga menghasilkan kerugian kerugian aliran.

3. Aliran transisi

Aliran transisi merupakan aliran peralihan dari aliran laminar ke aliran turbulen2.1.3 Bilangan Reynolds

Bilangan Reynolds merupakan bilangan tak berdimensi yang dapat membedakan suatu aliran itu dinamakan laminar, transisi atau turbulen.

(Ridwan, 2000) Dimana : V kecepatan (rata-rata) fluida yang mengalir (m/s)D adalah diameter dalam pipa (m)

adalah masa jenis fluida (kg/m3)

adalah viskositas dinamik fluida (kg/m.s) atau (N. det/ m2)Dilihat dari kecepatan aliran, menurut (Mr. Reynolds) diasumsikan / dikategorikan laminar bila aliran tersebut mempunyai bilangan Re kurang dari 2300, Untuk aliran transisi berada pada pada bilangan Re 2300 dan 4000 biasa juga disebut sebagai bilangan Reynolds kritis, sedangkan aliran turbulen mempunyai bilangan Re lebih dari 4000. (Ridwan, 2000)2.1.4 Hukum Poiseuille

Fluida ideal dapat mengalir melalui pipa yang bertingkat tanpa ada gaya, tetapi untuk fluida kental diperlukan perbedaan tekanan antar ujung pipa untuk menjaga kesinambungan aliran. Banyaknya cairan yang mengalir pesatuan waktu melalui penampang melintang berbentuk silinder berjari-jari r, yang panjangnya l, selain ditentukan oleh beda tekanan pada kedua ujung juga ditentukan oleh viskositas dan luas penampan. Hubungan tersebut dirumuskan oleh Poiseuille yang dikenal dengan Hukum Poiseuille (AAK Nasional Surakarta, 2012)2.1.5 Metode Ostwald

Metode ini ditentukan berdasrkan Hukum Poiseulle menggunakan alat Viskometer Ostwald. Penetapannya dilakukan dengan jalan mengukur waktu yang diperlukan untuk mengalirnya cairan dalam pipa kapiler dari a ke b. Sejumlah cairan yang akan diukur viskositasnya dimasukkan ke dalam viscometer. Cairan kemudian diisap dengan pompa sampai diatas batas a. Cairan dibiarkan mengalir ke bawah dan waktu yang diperluka dari a ke b dicatat menggunakan stopwatch. Viskositas dihitung menggunakan persamaan Poiselle.

(AAK Nasional Surakarta, 2012)Untuk dua cairan yang berbeda dengan pengukuran alat yang sama diperoleh hubungan:

(AAK Nasional Surakarta, 2012)karena tekanan berbanding lurus dengan kerapatan cairan (d), maka berlaku:

(AAK Nasional Surakarta, 2012)2.1.6 Pengaruh Temperatur terhadap Viskositas

Pengaruh temperatur terhadap viskositas suatu zat cair sama sekali berbeda dengan gas, dimana pada gas koefisien viskositas bertambah dengan naiknya temperatur, sedangkan viskositas cairan selalu menurun dengan naiknya temperatur. Banyak persamaan yang menyatakan hubungan viskositas dan temperatur telah dibuat. Yang pertama diturunkan oleh S. Arrhenius (1912) dan J. Deguzman (1913) dalam bentuk eksponensial, yaitu :

(Soekardjo, 1985)Dimana:

A dan B = konstanta untuk cairan yang dianalisa

Persamaan 2.4 dapat ditulis sebagai:

(Soekardjo, 1985) Plot antara log dengan 1/T akan menghasilkan garis lurus. Persamaan ini menunjukkan bahwa viskositas berbanding terbalik dengan temperatur. Bila temperatur naik, viskositas akan turun. Begitu juga sebaliknya, bila temperatur turun, maka viskositas akan naik (Soekardjo, 1985).2.1.7 FaktorFaktor yang Mempengaruhi Viskositas

Viskositas dipengaruhi oleh temperatur, tekanan, kohesi dan laju perpindahan momentum molekularnya.

1. Tekanan

Viskositas cairan naik dengan naioknya tekanan sedangkan viskositas gas tidak dipengaruhi oleh tekanan.

2. Temperatur Viskositas akan turun dengan naiknya temperatur, sedangkan viskositas gas naik dengan naiknya temperatur. Pemanasan zat cair menyebabkan molekul -molekulnya memperoleh energi. Molekul- molekul cairan bergerak sehingga gaya interaksi antar molekul melemah. Dengan demiokian viskositas cairan akan turun dengan kenaikan tempereatur. Hal ini disebabkan gaya gaya kohesi pada zat cair bila dipanaskan akan mengalami penurunan dengan semakin bertambahnya temperatur pada zat cair yang menyebabkan berturunya viskositas dari zat cair tersebut.3. Kehadiran zat lain

Penambahan gula tebu meningkatkan viskositas air. Adanya bahan tambahan seperti bahan suspensi (misalnya albumin dan globulin) menaikkan viskositas air. Pada minyak ataupun gliserin adanya penambahan air akan menyebabkan viskositas akan turun karena gliserin ataupun minyak akan semakin encer, waktu alirnya kan semakin cepat.

4. Ukuran dan berat molekul

Viskositas naik dengan naiknya berat molekul. Misalnya laju aliran alkohol cepat, larutan minyak laju alirannya lambat dan kekentalannya tinggi. Larutan minyak misalnya CPO memiliki kekentalan tinggi serta laju aliran lambat sehingga viskositas juga tinggi.

5. Bentuk molekul

Viskositas akan naik jika ikatan rangkap semakin banyak.

(Yazid, 2005)

Cairan mempunyai viskositas lebih besar dari gas, karena mempunyai gaya gesek untuk mengalir lebih besar. Menurut teori lubang terdapat kekosongan dalam cairan dan molekul bergerak secara kontinu ke dalam kekosongan ini, sehingga kekosongan akan bergerak keliling. Proses ini menyebabkan aliran, tetapi memerlukan energi karena ada energi pengaktifan yang harus dipunyai suatu molekul agar dapat bergerak ke dalam kekosongan. Energi pengaktifan lebih mungkin terdapat pada suhu yang lebih tinggi dan dengan demikian cairan lebih mudah mengalir.Viskositas cairan naik dengan bertambahnya tekanan. Hal ini disebabkan jumlah lubangnya berkurang sehingga bagi molekul lebih sukar untuk bergerak keliling satu terhadap yang lain. Kebalikan dari cairan, maka viskositas gas bertambah jika suhu naik. Viskositas gas ideal tidak bergantung pada tekanan. Untuk larutan, viskositasnya bergantung pada konsentrasi atau kepekatan larutan. Umumnya, larutan yang konsentrasinya tinggi, viskositasnya juga tinggi. Sebaliknya larutan yang konsentrasinya rendah, viskositasnya juga akan rendah (Yazid, 2005).2.2 Teori Bahan

2.2.1 Metanol (CH3OH)

Metanol (Metil Alkohol), CH3OH adalah cairan tak berwarna pada suhu kamar dengan karakteristik bau alkohol ringan. Awalnya disebut dengan kayu alkohol karena diperoleh dari hasil distilasi kayu.Tabel 2.1 Sifat fisika dan kimia metanolNoSifat FisikaSifat Kimia

1Titik didih : 64,7 oCTidak memiliki sifat adisi yang kuat

2Temperatur kritis : 239,43 oCKlor dan Brom dapat mensubtitusi atom H dari metanol

3Tekanan kritis : 8094 kPaTermasuk golongan senyawa kimia beracun

4Volume kritis : 118 mL/molPelarut yang baik untuk senyawa organik

5Konduktivitas termal : 0,202 W/mKBereaksi dengan Na membentuk gas H2 dan garam Na metanolat

Sumber : (Kirk,1999) 2.2.2 Kecap dan SirupKecap dan sirup memiliki nilai viskositas yang berbeda antara satu dengan yang lain. Hal ini di sebabkan karena sifat kekentalan cairan antara keduanya berbeda. Kecap dan sirup berbeda proses pembuatannya. Kecap diproses dengan cara fermentasi kacang kedelai sedangkan sirup dengan cara mengekstraksi buah-buahan seperti buah jeruk, markisa, manggis, lemon, dan lain sebagainya.Proses pembuatan kecap dengan menggunakan kacang kedelai sebagai bahan dasar yang dicampur dengan gandum, garam, dan air. Proses yang terjadi dalam proses ini adalah proses fermentasi dengan menggunakan bakteri Aspergillus orizae. Setelah proses fermentasi ini selesai, maka akan dihancurkan hingga berbentuk cairan dan kemudian dilakukan proses Pasteurisasi agar kecap yang dihasilkan benarbenar terbebas dari bakteri. Kemudian disaring sehingga kecap yang dihasilkan lebih murni dan siap dikemas (Jejes, 2009).

Gambar 2.1 Flowsheet Pembuatan Kecap

(Jejes, 2009)2.3 Densitas

Densitas adalah jumlah suatu zat pada suatu unit volume. nilai density dapat dipengaruhi oleh temperatur semakin tinggi temperatur maka kerapatan suatu fluida semakin berkurang karena disebabkan gaya kohesi dari molekul molekul fluida semakin berkurang. Densitas dapat dinyatakan dalam tiga bentuk yaitu:1. Densitas massa: Perbandingan jumlah massa dengan jumlah volume, dapat dirumuskan dalam persamaan :

dengan m adalah massa dan v adalah volume2. Berat spesifik : densitas massa dikalikan dengan gravitasi, dapat dirumuskan dengan persamaan :

= . g

3. Densitas relatif: disebut juga specific grqfity (s.g) yaitu perbandingan antara densitas massa atau berat spesifik suatu zat terhadap densitas massa atau berat spesifik suatu standard zat, yang pada umumnya standard zat tersebut adalah air pada temperature 4C. Densitas relatif tidak memiliki satuan (Yatiman, 2011).2.4 Aplikasi Viskositas Dalam Industri

2.4.1 Pembuatan Kecap dan SirupAplikasi viskositas pada industri kecap dan sirup adalah untuk menghitung nilai viskositas kecap dan sirup. Kemudian, dari nilai viskositas tersebut akan diuji proses energi yang dibutuhkan dalam produksi melalui uji pengaruh suhu terhadap viskositas kecap dan sirup. Cara kerja untuk menentukan viskositas dari kecap dan sirup adalah sebagai berikut :

Pertamatama, disiapkan Stormer Viskometer dalam posisi benar dimana letaknya harus tegak pada meja atau tempat yang datar sehingga beban penggerak ke bawah karena adanya gaya gravitasi tanpa rintangan. Kemudian, benang digulung dengan rapi sampai beban hampir menyentuh pulley, lalu dikunci dengan pengunci agar beban tidak jatuh. Penangas air diisi air, lalu diletakkan di atas penyangganya. Cawan penera diisi dengan sampel hingga batas yang ditentukan. Kemudian, cawan ini diletakkan ke dalam penangas air. Penangas air dinaikkan dengan melepaskan sekrup penyangga hingga berhimpit dengan cincin pembatas pada tiang penyangga. Sekrup dieratkan kembali untuk mengunci kedudukan pemanas. Kemudian, dimasukkan rotor ke dalam cawan penera dan pastikan rotor berada tepat di tengahtengah cawan serta tercelup dalam sampel agar perputaran rotor tidak terganggu. Kemudian, disiapkan stopwatch, dilihat jarum penunjuk yang ada pada Stormer Viskometer sebagai patokan awal dan akhir perputaran rotor. Setelah itu, dilepaskan pengunci benang, stopwatch dinyalakan, hentikan perputaran rotor pada saat jarum penunjuk perputaran rotor telah kembali ke tempat awal (satu putaran penuh), kemudian stopwatch dihentikan. Hal tersebut dilakukan sebanyak 3 kali dan dihitung waktu rataratanya.

Gambar 2.2 Stormer Viskosimeter(Jejes, 2009)Vikositas dari sirup dan kecap tersebut dapat ditentukan dengan rumus

Dimana :

5,21 = viskositas minyak jarak yang digunkan sebagai larutan standar peneraan (Poise).

t = waktu yang dibutuhkan untuk jarum penunjuk berputar satu putaran (menit).

4,18 = waktu yang dibutuhkan jarum penunjuk berputar 1 putaran (menggunakan minyak jarak sebagai larutan standar) (menit).

Gambar 2.3 Flowchart Cara kerja Menentukan Viskositas Kecap dan Sirup(Jejes, 2009). EMBED Equation.3

EMBED Equation.3

Siapkan Stormer Viskosimeter dalam posisi yang benar

Benang di gulung dengan rapi sampai beban hampir menyentuh Pulley

Dikunci dengan pengunci agar beban tidak jatuh

Penangas air diisi air, lalu di letakkan di atas penyangganya

Cawan penara diisi dengan sampel sampai dengan batas yang ditentukan

Cawan ini di letakkan kedalam penangas air

Penangas air dinaikkan dengan melepaskan sekrup penyangga

Sekrup dieratkan kembali untuk mengunci kedudukan pemanas

masukkan rotor ke dalam cawan penera

siapkan stopwatch, lihat jarum penunjuk pada Stormer Viskometer

lepaskan pengunci benang, stopwatch dinyalakan

setelah menempuh satu putaran penuh hentikan perputaran bersamaan stopwatch dihentikan, lakukan sebanyak 3 kali dan dihitung waktu rataratanya

_1424407870.unknown

_1424411422.unknown

_1424413245.unknown

_1424413197.unknown

_1424411095.unknown

_1364987935.unknown

_1364987939.unknown

_1424407853.unknown

_1364987938.unknown

_1364987934.unknown