BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Benda yang ada di sekeliling kita mempunyai massa yang berbeda. Dengan

adanya massa ini, manusia dapat memanfaatkan dan berinteraksi antara beberapa

benda yang ada. Salah satu dari sifat massa ini sangatlah unik, karena massa suatu

benda akan tetap konstan hanya saja benda itu dapat berubah fase dari fase yang

satu kepada fase selanjutnya. Faktor suhu merupakan hal yang sangat berpengaruh

dalah perubahan fase tersebut.

Dapat dikatakan bahwa massa yang ada di alam ini yaitu konstan. Hanya saja

keberadaan dari massa ini dapat beralih dari satu wujud ke dalam wujud yang lain.

Keberadaannya ini sangat menentukan dalam berbagai kegiatan manusia, baik itu

teknologi yang canggih ataupun kegiatan manusia biasa yang hanya dibantu

dengan menggunakan pesawat sederhana. Terlebih dalam dunia pertanian yang

menggeluti tentang pengeringan, percampuran dan pemisahan dua zat. Dengan

adanya sifat ini, suatu kegiatan seperti penyulingan, proses pengkristalan, dan

pengentalan dapat terjadi dengan bantuan suhu serta beberapa faktor pendukung

lainnya. Berdasarkan berbagai keuntungan diatas, maka dilakukanlah sebuah

analisis yang mengkaji tentang kesetimbangan massa.

1.2 Tujuan

Tujuan dari praktikum kesetimbangan massa ini yaitu :

a. Untuk mengetahui kesetimbangan massa secara umum

b. Dapat memahami keadaan system steady dan unsteady state

c. Menentukan model neraca massa steady state pada alir massa dan

unsteady state pada komponen gula

d. Mengetahui cara membaca kandungan gula suatu larutan

e. Mengetahui proses pengentalan dan pengenceran larutan gula

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Massa

Hukum Newton yang dipelajari pada materi-materi mata kuliah

sebelumnya menggunakan konsep massa. Newton menggunakan konsep massa

sebagai sinonim jumlah zat. Pandangan mengenai massa benda seperti ini tidak

terlalu tepat karena Jumlah zat tidak terdefinisi dengan baik. Tidak ada cara

praktis untuk menghitung partikel-partkel tersebut. Intinya, massa merupakan

ukuran inersia/kelembaman suatu benda (kemampuan mempertahankan keadaan

suatu gerak).

Ketika makin besar massa suatu benda, maka makin sulit mengubah

keadaan gerak benda tersebut. Semakin besar massa benda, semakin sulit atau

menghentikannya ketika sedang bergerak atau merubah gerakannya keluar dari

lintasannya. Dapat kita katakan bahwa semakin besar massa benda, semakin besar

hambatan benda tersebut untuk dipercepat. Dalam kehidupan sehari-hari kita

sering menjumpai konsep ini. Dapat diambil contoh yaitu ketika sebuah truk

gandeng bergerak hal itu lebih sulit dihentikan dibandingkan dengan sebuah taxi.

Jika sebuah gaya menghasilkan percepatan yang besar, maka massa benda kecil;

jika gaya yang sama menyebabkan percepatan kecil, maka massa benda besar.

Satuan Sistem Internasional untuk massa adalah Kilogram (kg). Lambang

massa adalah m, yang merupakan inisial dari kata mass (kata massa dalam bahasa

inggris). Lambang ini merupakan ketetapan yang dibuat untuk penyeragaman.

Massa merupakan besaran skalar, yakni besaran yang hanya mempunyai

nilai/besar saja.

2.2 Hukum konservasi massa

Hukum konservasi masa yaitu hukum yang menyatakan bahwa dalam reaksi

kimia akan disertai dengan perubahan energi yang terjadi. Hal ini telah

dirumuskan oleh einsten, bahwa massa dapat diubah menjadi energi. Adapun

tujuan konservasi massa ini adalah untuk membuktikan teori flogiston oleh

friestley yang melakukan percobaan dengan melakukan percobaan pembakaran

terhadap oksida logam.

Menurut teori flogiston, bila kapur raksasa (oksida logam) dibakar akan

membentuk logam raksa dan suatu gas. Gas tersebut dinamakan udara tak

berflogiston, yaitu sesuatu dilepaskan dari materi yang terbakar dan terjadi

pengurangan massa. Lavoisier mencoba mengungkapkan kebenaran dari teori

flogiston dengan melakukan percobaan pembakaran timah wadah yang tertutup

dan yang terbuka. Dari percobaan tersebut ditemukan fakta:

1. Apabila dilakukan pembakaran pada wadah terbuka dapat menambah berat

zat yang dibakar, hal tersebut karena zat-zat yang terbakar menyerap sesuatu

dari udara yang mengakibatkan terjadinya perubahan massa.

2. Apabila dilakukan diwadah tertutup (tidak ada materi lain selain materi

yang dibakar) tidak akan menimbulkan perubahan massa. Karena tidak ada

materi yang diserap ataupun dibebaskan, sehingga massa zat yang dibakar

tidak mengalami perubahan.

Dari percobaan lavoiser menyimpulkan bahwa massa zat-zat sebelum

bereaksi sama dengan massa zat-zat setelah bereaksi. Tidak ada perubahan yang

terjadi pada zat tersebut. Pernyataan ini dikenal dengan hukum konservasi massa.

Selain itu, ia juga menyanggah adanya flogiston seperti diungkapkan priestley.

Lavoiser berpendapat bahwa udara mengandung gas oksigen pada saat

pembakaran, terjadi reaksi yang dibakar dengan oksigen udara.

Massa tidak dapat diciptakan dan tidak dapat dimusnahkan. Dalam semua

proses bahan yang masuk sama dengan bahan yang keluar Dengan adanya

akumulasi : input = output + akumulasi.

Proses steady state : input = output

2.3 Larutan, Pengentalan dan Pengenceran

Larutan didefinisikan sebagai campuran homogen antara dua atau lebih zat

yang terdispersi baik sebagai molekul, atom maupun ion yang komposisinya dapat

bervariasi. Larutan dapat berupa gas, cairan atau padatan. Larutan encer adalah

larutan yang mengandung sejumlah kecil solute, relatif terhadap jumlah pelarut.

Sedangkan larutan pekat adalah larutan yang mengandung sebagian besar solute.

Solute adalah zat terlarut, sedangkan solvent (pelarut) adalah medium dalam mana

solute terlarut (Baroroh, 2004).

Konsentrasi digunakan untuk menyatakan kkonsentrasi larutan secara

kualitatif. Konsentrasi adalah perbandingan jumlah zat terlarut dan jumlah pelarut,

dinyatakan dalam satuan volume (berat, mol) zat terlarut dalam sejumlah volume

tertentu dari pelarut. Berdasarkan hal ini muncul satuan-satuan konsentrasi, yaitu

fraksi mol, molaritas, molalitas, normalitas, ppm serta ditambah dengan persen

massa dan persen volume (Baroroh, 2004).

Pengentalan merupakan proses meningkatnya konsentrasi suatu larutan akibat

adanya pencampuran bahan terlarut (gula, gula, dan lain - lain). Sedangkan

pengenceran adalah proses menurunnya konsentrasi suatu larutan akibat adanya

pencampuran bahan pelarut (air). Semakin tinggi konsentrasi maka ikatan antar

partikelnya semakin kuat, sebaliknya semakin rendah konsentrasi maka ikatan

antar partikelnya semakin lemah (Ariani, 2004).

Dari dua kejadian tadi dapat kita ambil kesimpulan bahwa pengenceran

adalah berkurangnya rasio zat terlarut di dalam larutan akibat penambahan

pelarut. Sebaliknya pemekatan adalah bertambahnya rasio konsentrasi zat terlarut

di dalam larutan akibat penambahan zat terlarut.

Pada umumnya zat yang digunakan sebagai pelarut adalah air, selain air yang

berfungsi sebagai pelarut adalah alkohol amoniak, kloroform, benzena, minyak,

asam asetat, akan tetapi kalau menggunakan air biasanya tidak disebutkan

(Gunawan, 2004).

2.4 Konsep Kesetimbangan

Konsep kesetimbangan merupakan parameter pengendali dalam proses

penanganan (khususnya kesetimbangan massa dapat dipakai untuk mengetahui

hasil yang diperoleh dari suatu proses). Konsep kesetimbangan sangat penting

khususnya dalam industri pengolahan pertanian (pangan). Penerapan konsep

kesetimbangan massa digunakan dalam mengkaji tahapan proses baru dan

memperbaiki percobaan dalam pilot plant.

Kesetimbangan massa menerangkan massa bahan yang melewati operasi

pengolahan. Setiap bentuk kesetimbangan didasari oleh hukum konservasi dimana

jika proses berlangsung tanpa terjadi akumulasi, maka massa yang masuk ke

dalam sistem akan sama dengan massa yang ke luar sistem. Didalam suatu proses

fisis atau kimia prinsip hukum kekekalan massa menerangkan bahwa massa tidak

dapat terbentuk atau dihilangkan. Berdasarkan rumus dapat dituliskan sebgai

berikut :

a. Massa masuk = massa ke luar + massa terkumpul

b. Bahan Baku = Produk + Sisa + Bahan baku tertumpuk

c. Jlh mR = Jlh mP + Jlh mW + Jlh m S

d. Jlh mR = mR1 + mR2 + mR3

(Total bhn baku)

e. Jlh mP = mP1 + mP2 + mP3

(= total produk)

f. Jlh mW = mW1 + mW2 + mW3

(Total sisa)

g. Jlh mS = m S1 + mS2 + mS3

(Total bahan baku terakumulasi)

Jika tidak terjadi perubahan kimia selama proses berlangsung, hukum

konservasi massa tetap digunakan sehigga bahan yang masuk (mA) akan sama

dengan bahan yang ke luar (mA) di tambah dengan bahan di dalam proses (mA).

2.5 Refraktometer

Refraktometer adalah alat yang digunakan untuk mengukur kadar /

konsentrasi bahan terlarut misalnya : Gula, Garam, Protein dsb. Prinsip kerja dari

refractometer sesuai dengan namanya adalah dengan memanfaatkan refraksi

cahaya. Refractometer ditemukan oleh Dr. Ernst Abbe seorang ilmuwan dari

German pada permulaan abad 20 (Raharjo, 2010).

Refraktometer adalah alat untuk mengukur nilai kadar garam pada air. Alat ini

sangat mudah dalam penggunaan dan perawatannya. Untuk menjaga ke akuratan

pembacaan dari refraktometer ini maka kita harus mengenal tiap bagian-bagian

dari alat ini. Alat ini terdiri dari :

      1.   Probe Refraktometer : Probe berwarna biru ini merupakan bagian yang

paling sensitif dari refraktometer. Probe berfungsi untuk membaca kadar

garam pada air. Jangan biarkan probe tergores, karena akan mengurangi ke

akuratan pembacaan.

      2.   Penutup Probe Refraktometer : Penutup probe berwarna putih transparan,

berfungsi untuk melindungi probe dari debu, atau benda-benda lain yang

dapat membuat probe tergores. Selain itu penutup probe juga berfungsi

untuk menjaga air tidak tergeser/jatuh saat di teteskan ke dalam probe.

Saat digunakan untuk pengukuran buka penutup probe ke arah atas

tetaskan air yang akan di ukur lalu turunkan penutup probe secara

perlahan.

      3.   Mur Kalibrasi : Mur kalibrasi berfungsi untuk menyesuaikan nilai bacaan

dari refraktometer, di gunakan apabila refraktometer ketika membaca air

aquades tidak menunjukkan nilai nol.

      4.   Handle/Pegangan : Handle/Pegangan berupa grid yang memanjang dari

bagian mur kalibrasi sampai pengatur cahaya. Handle/ pegangan berfungsi

untuk memegang refraktometer. Grid membuat refraktometer mudah

dipegang.

      5.   Pengatur Cahaya : pengatur cahaya berfungsi untuk mengatur cahaya yang

masuk, sehingga dalam melihat hasil bacaan menjadi lebih jelas.

      6.   Lensa  : lensa berfungsi untuk mata dalam melihat hasil bacaan dari kadar

garam pada air.

Setelah kita mengenal bagian – bagian dari refraktometer, kita dapat dengan

mudah menggunakan dan merawat refraktometer. Untuk membersihkan probe

refraktometer yang telah di gunakan dapat dilakukan dengan menggunakan tissue

yang di basahi oleh air aqudes. Tissue yang telah basah di sapukan ke probe

secara perlahan dan searah.

2.6 Satuan Brix

Satuan brix merupakan satuan yang digunakan untuk menunjukan kadar gula

yang terlarut dalam suatu larutan. Semakin tinggi derajat brix nya maka semakin

manis larutan tersebut. Sebagai contoh kasus dalam pengolahan nira bahwa nilai

Brix adalah gambaran seberapa banyak zat pada terlarut dalam nira.  Di dalam

padatan terlarut tersebut terkandung gula dan komponen bukan gula. Sebagai

gambaran,   bila diperoleh nilai Brix 17% maka dalam setiap 100 bagian nira

terdiri dari 17 bagian Brix dan 83 bagian air.  

Brix ialah zat padat kering terlarut dalam suatu larutan (gram per 100 gram

larutan) yang dihitung sebagai sukrosa. Zat yang terlarut seperti gula (sukrosa,

glukosa, fruktosa, dan lain-lain), atau garam-garam klorida atau sulfat dari kalium,

natrium, kalsium, dan lain-lain merespon dirinya sebagai brix dan dihitung setara

dengan sukrosa (Risvan, 2009).

Brix adalah jumlah zat padat semu yang larut (dalam gr) setiap 100 gr larutan.

Jadi misalnya brix nira = 16 %, artinya bahwa dari 100 gram nira, 16 gram

merupakan zat padat terlarut dan 84 gram adalah air. Untuk mengetahui

banyaknya zat padat yang terlarut dalam larutan (brix) diperlukan suatu alat ukur.

(Risvan,2008).

Menurut Diding Suhandy (2008) derajat Brix merupakan satuan yang umum

digunakan untuk mengukur KPT dalam suatu larutan. Sebagian besar kandungan

padatan terlarut (KPT) pada buah terdiri atas gula-gula sederhana seperti fruktosa,

glukosa dan sukrosa.

BAB III

METODOLOGI

3.1 Alat dan Bahan

Alat yang digunakan dalam praktikum kesetimbangan massa kali ini yaitu :

a. Gelas ukur 100 ml

b. Gelas kur 200 ml

c. 2 buah pipet

d. Penggaris

e. 2 buah batang pengaduk

f. Stopwatch

g. Refraktometer

h. Timbangan

Bahan yang digunakan dalam praktikum kali ini yaitu :

a. Air sebagai pelarut

b. Gula Pasir sebagai zat terlarut

c. Madu sebagai zat terlarut

3.2 Prosedur Praktikum

a. Membersihkan terlebih dahulu peralatan yang akan digunakan

b. Memasang peralatan tangki continue

c. Menimbang gula yang akan dilarutkan

d. Mencampurkan larutan gula pekat dengan air yang ada dalam toples 1

e. Mengisi air pada dua toples dan bahan yang akan diuji yaitu :

o Pada percobaan gula, air pada toples satu yaitu 600 ml dan pada

toples du yaitu 300 ml serta gula sebanyak 300 ml

o Pada percobaan madu, yaitu air pada toples satu 500 ml dan pada

toples dua 600 ml serta madu sebanyak 110 ml

f. Melepasakan lipatan selang sehingga aliran tidak terhambat. Kemudian

memulai menghitung 3 menit pertama sambil mengaduk kedua cairan

dalam toples menggunakan batang pengaduk

g. Mengambil sampel dalam larutan gula dan madu untuk diuji kembali

kadarnya dengan menggunkaan refraktometer

h. Dalam uji coba tersebut menentukan volume maksimum tangki (V) ketika

pengaduk sedang berjalan dan tentukan laju alir input (QF : ml/detik)

output (QR : ml/detik) sehingga tercapai kondisi steady state (QF=QR)

i. Masing masing kelompok kebagian mengukur dalam interval 3 menit

sebanyak dua kali.

j. Membuat grafik konsentrasi gula (ln(Xf-X)) terhadap waktu (t)

berdasarkan hasil percobaan dan menentukan model persamaan dari grafik

tersebut (y= ax + b)

BAB IV

HASIL PERCOBAAN

4.1 Hasil

4.1.1 Pengentalan dan pengenceran madu

Tabel 1. Pengentalan dan pengenceran madu

Waktu

(menit

)

Pengenceran

(%)Ln(Xf-Xt)

Pengentalan

(%)Ln(Xf-Xt)

0 15 - 0 2,708

3 14,5 0,69 0,1 2,667

6 14 0 0,1 2,631

9 13 0,693 1 2,484

12 12,8 0,788 1,8 2,397

15 12,8 0,788 2 2,379

18 12,7 0,832 2,1 2,360

21 12 1,098 2,8 2,219

24 10,8 1,547 3,1 2,041

27 11,7 1,193 3,1 2,1517

30 11,2 1,335 3,2 2,066

Grafik 1. Pengenceran madu

0 5 10 15 20 25 30 350

2

4

6

8

10

12

14

16Y-Val-uesLinear (Y-Val-ues)

waktu (menit)

Peng

ence

ran

(%)

Xf = massa terlarut

massa terlarut+massa pelarutx100 %= 110

500+110x100 %=18 %

Grafik 2. Waktu dan Pengentalan madu

0 5 10 15 20 25 30 350

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5Y-Val-uesLinear (Y-Val-ues)

waktu (menit)

Peng

ence

ran

(%)

4.1.2 Pengentalan dan pengenceran gula

Tabel 1. Pengentalan dan pengenceran gula

Waktu

(menit

)

Pengenceran

(%)Ln(Xf-Xt)

Pengentalan

(%)Ln(Xf-Xt)

0 - - 0 2,708

3 - - 0,2 2,667

6 - - 1 2,631

9 - - 1,6 2,484

12 - - 5 2,397

15 - - 6,8 2,379

18 - - 7,9 2,360

21 - - 11,4 2,219

24 - - 12,2 2,041

27 - - 14,8 2,1517

30 - - 15,2 2,066

Xf = massa terlarut

massa terlarut+massa pelarutx100 %= 300

300+300x100 %=0,5 %

Grafik 2. Waktu dan Pengentalan gula

0 5 10 15 20 25 30 350

2

4

6

8

10

12

14

16

Y-Values

Linear (Y-Val-ues)

waktu (menit)

Peng

ence

ran

(%)

BAB V

PEMBAHASAN

5.1 Pembahasan

Praktikum kesetimbangan massa ini membahas tentang perpindahan partikel

yang terkandung dari suatu zat pada zat yang lainnya. Perbedaan konsentrasi

merupakan penyebab dari perpindahan ini. Sebagaimana perlakuan yang

dilakukan pada praktikum kali ini, larutan yang satu berisi air dan larutan yang

kedua berisi air dan gula. Dengan menggunakan selang yang menghubungkan

antara tabung tadi, maka perpindahan akan terjadi dari cairan yang memiliki

konsentrasi tinggi ke konsentrasi rendah.

Berdasarkan analisi yang dihasilkan, setelah cairan itu diaduk dan dibuka

dengan waktu tiap perputaran selama tiga menit maka konsentrasi kandungan gula

dari kedua tabung itu berubah yaitu terjadi pengentalalan pada cairan yang

awalnya hanya berisi air mineral. Tetapi pada praktikum ini pengenceran yang

terjadi pada larutan gula tidak dapat diketuhi besarnya, karena cairan tidak dapat

dilihat dari penggunaan alat refraktometer.

Namun, dengan skala yang kecil sehingga menyulitkan dalam membaca

skalanya ini. Selain itu, dengan ketidak ketelitian dalam membaca skala ini maka

hasil yang dihasilkan tidak sesuai seratus persen dengan teori, yang menyatakan

bahwa perpindahan zat ini berlangsung secara linier naik atau turun. Dalam

praktikum ini data pengenceran pada larutan gula tidak dapat terbaca dikarenakan

pengadukannya kurang karena dalam waktu 30 menit atau 3 menit selama 10 kali

tidak dapat dihitung tingkat kekentalannya oleh refraktometer, selain dalam

mengaduk larutan, kesalahan yang terjadi juga diakibatkan mungki kurang

bersihnya refraktometer ketika mau digunakan. Tetapi konsentrasi cairan dalam

tabung ini memiliki konsentrasi yang berbeda.

Besarnya volume air yang dimsaukan kedalam tabung sebagai pelarut sangat

mempengaruhi terhadap laju aliran konsentrasi gula tersebut. Dengan memasukan

gula sebanyak 300 ml dan memasukan air dengan jumlah yang sama laju

konsentrasi gula tersebut cukup lama. Hal ini terbukti ketika larutan sudah diaduk

selama 30 menit masih tidak terlihat pengenceran yang terjadi ketika dilakukan

pengukuran dengan refraktometer.

Berdasarkan teori, kegiatan percobaan ini harus diselesaikan sampai

terjadinya kesetimbangan konsentrasi pada kedua cairan kerja tersebut. Namun,

dengan keterbatasan waktu, praktikum ini hanya dibatas dengan waktu percobaan

selama 30 menit dan masing masing kelompok hanya mempraktikannya sebanyak

satu kali. Ada yang melakukan percobaan dengan gula dan ada yang melakukan

percobaan dengan madu.

Ketika dilakukan percobaan pada madu maka disini terjadi pengentalan dan

pengeneran yang dapat diukur besarnya dengan refraktometer.pengentalan yang

terjadi yaitu dari 15 % sampai 11,2 %. Sedangkan pengenceran pada gelas

satunya lagi yaitu dari 0 % sampai 3,2 %.

Refraktometer yang digunakan dalam praktikum ini hanya terdiri dari satu

buah. Hal ini tentu akan menghambat dari pembacaannya secara baik dan benar.

Pembacaan ini dapat dilakukan dengan memperhatikan jarak anatara perbedaan

warna antara warna biru dan putih. Namun, ketika keran itu dibuka kemudian

diaduk dan dianalisis juga, pada tabung awal memiliki kandungan gula sebanyak

15 dan pada air mineral 0, yang asalnya tidak memiliki kandungan gula maka tiga

menit selanjutnya terbaca skala menunjukan bahwa terjadi kegiatan pengentalan.

Pengentalan ini ditentukan oleh, terbacanya skala refraktometer yang menunjukan

angka 0,1.

BAB VI

PENUTUP

6.1 Kesimpulan

Kesimpulan dari praktikum tentang kesetimbangan massa ini adalah sebagai

berikut :

1. Perpindahan zat akan terjadi ketika terdapat perbedaan konsentrasi

2. Perpindahan konsentrasi antara satu zat dengan zat yang lainnya hanya

terjadi perpindakah konsentrasi tanpa disertai dengan perpindahan

zatnya.

3. Jika pengamatan dilakukan lebih lama akan ditemukan titik pertemuan

atau titik keseimbangan. Dimana grafik pengenceran dan pengentalan

akan bertemu, maka pada saat itu titik equilibrium terbentuk.

4. Titik pengenceran terhadap gula pasir tidak ditemukan.

6.2 Saran

Berdasarkan praktikum yang telah dilakukan, penyusun menyarankan :

a. Setiap yang akan praktikan harus menguasai materinya terlebh dahulu

sebelum praktikum berlangsung

b. Untuk menghindari pengambilan kesalahan dalam pengambilan sampel

maka cucilah terlebih dahulu pipet yang telah digunakan sebelun

digunakan untuk pengambilan sampel berikutnya

c. Alat yang digunakan pastikan dalam keadaan bersih dan sudah

dikalibrasikan, karena akan mempengaruhi percobaan yang dilakukan.

d. Apabila ada kekeliruan yang terjadi saat praktikum maka praktikan harus

menanyakannya kepada asisten dosen ataupun terhadap pihak labratorium

e. Setelah praktikum selesai alat yang digunakan dibersihkan sampai bersih.

Dan disimpan kembali ketempatnya.

DAFTAR PUSTAKA

Nurjanah, Syarifah dkk. 2011. Penuntun Praktikum Satuan Operasi Industri.

Bandung : Universitas Padjadjaran

Sidik Purnomo, 2008. Massa, Berat, Gaya Normal

Dakses Pada Tanggal 06 April 2012, Jam 20.13 Wib

http://id.wikipedia.org/wiki/Neraca_massa

diakses pada tanggal 06 April 2012, jam 20.42

http://annisanfushie.wordpress.com

diakses pada tanggal 06 April 2012, jam 20.53

LAMPIRAN

Gambar 2. Hasil percobaan dengan larutan gula

Gambar 1. Hasil percobaan dengan larutan madu