Sentrifugasi Cair-Cair

SENTRIFUGASI CAIR-CAIR
Ir. Agus Djauhari M.T.


I. PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
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.
1.2. Tujuan
(1) Memisahkan minyak dan air pada emulsi minyak dalam air (santan kelapa)
(2) Mengetahui pengaruh besar gaya sentrigugal, terhadap perbandingan volume perolehan fasa ringan dan berat
(3) Mengetahui pengaruh besar gaya sentrigugal, i terhadap tinggkat pemisahan
(4) Mengetahui tingkat pemisahan yang dilakukan satu tahap dengan dua tahap pada operasi pemisahan dua fasa cair dengan peralatan sentrifugasi.

II. LANDASAN TEORY
Gaya sentifugal adalah gaya yang terjadi akibat adanya putaran, arah gayanya adalah dari titik pusat putaran keluar menuju jari-jari luar. Pemisahan menggaunakan 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 grafitasi sukar dilakukan.
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 tubular centifuge dan disk bowl centrifuge. Kedua tipe peralatan sentrifugal secara skematis dapat dilihat pada gambar 1. dan 2. dibawah.

Gambar 1. Tubular Centrifuge
Gambar 2. Disk Bowl Centrifuge
Gaya sentrifugal, Fc dapat dirumuskan sebagai berikut:

Gaya sentrifugal tiap satuan massa adalah :













Centrifuse 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.

III. PERCOBAAN
Susunan Alat dan Bahan yang Dipergunakan

Gambar 3. Rangkaian Peralatan Percobaan

Gambar 4. Rangkaian Disk Bowl Centrifuge

Alat pendukung
- Beaker plastik 2.000 ml
- Piknometer
- Gelas kimia
- Timbangan analitik

Bahan yang digunakan
- Air santan sebanyak ± 8,5 liter

3.2. Prosedur Kerja
(1) Bersihkan bagian – bagian dari sentrifuse dengan cara dicuci, kemudian keringkan sebelum dipakai dalam percobaan.
(2) Susum bagian-bagian dari peralatan sentrifuse sehingga siap pakai.
(3) Siapkan santan 8,5 liter yang diperoleh dari 5 butir kelapa yang cukup tua.
(4) Siapkan air santan 4 buah masing-masing 2 liter.
(5) Tutup lubang pada penampung centrifuge, kemudian tuangkan santan kedalam penampung.
(6) Letakkan beker plastik pada masing-masing keluaran, keluaran heavy liquid dan light liquid.
(7) Hidupkan peralatan pada kecepatan putaran yang ditentukan pembimbing.
(8) Tunggu ±5 menit, atau sampai sentrifuse terdengar stabil.
(9) Buka lubang bejana sentrifuse dan tunggu sampai aliran pada masing-masing keluaran berhenti menetes.
(10) Catat suhu, rapat massa dan volume masing-masing keluaran.
(11) Simpan light liquid fase untuk digabungkan dengan hasil light liquid yang diperoleh dari run pada kecepatan putar yang lain.
(12) Lakukan lagi prosedur a sampai j dengan 3 macam harga putaran berbeda. Besar putaran ditentukan pembimbing.
(13) Lakukan prosedur a sampai i untuk light liquid gabungan, kecepatan putar dipilih yang tertinggi.
(14) setelah selesai, bongkar alat dan bersihkan.

3.3. Tabel Data
Volume awal 2 liter,
N(rpm) Ρ umpan Ρ light Ρ heavy V light V heavy







IV. KESELAMATAN KERJA
Percobaan menggunakan putaran tinggi, pastikan semua pemasangan, perakitan alat sebelum beroperasi telah dilakukan dengan baik untuk menghindari adanya komponen alat yang terlepas, terpelanting yang berpotensi melukai diri.

V. CARA PENGOLAHAN DATA
5.1. Perhitungan (Gunakan satuan SI)
a. Hitung gaya sentrifugal, pada berbagai kecepatan putar
b. Hitung perbandingan perolehan fasa light terhadap heavy liquid dapa setiap keceparan putaran
c. Hitung ρ dari heavy liquid maupun light liquid hasil dari berbagai variasi putaran
5.2. Hasil Percobaan yang Disajikan Dalam Laporan
a. Sajikan hasil percobaan berupa kurva hubungan antara gaya sentrifugal terhadap perbandingan volume light liquid dan heavy liquid.
b. Sajikan hasil percobaan berupa kurva hubungan antara gaya sentrifugal, terhadap rapat massa light liquid dan heavy liquid.
c. Sajikan dalam bentuk tabel rapat massa, ρ light liquid dari semua perolehan dalam percobaan.
5.3. Pembahasan Hasil Percobaan
a. Bahas kurva hubungan antara gaya sentrifugal terhadap volume light liquid dan heavy liquid disertakan kajian teoritisnya.
b. Bahas kurva hubungan antara gaya sentrifugal, terhadap rapat massa light liquid dan heavy liquid beserta kajian teoritisnya.
c. Bahas perbedaan rapat massa ρ dari light liquid gabungan terhadap rapat massa yang lain.
d. Bahas perbedaan rapat massa light phase perolehan umpan gabungan terhadap rapat massa minyak nabati, hubungkan dengan tingkat kemurnian dari perolehan.

PUSTAKA
Warren, L., Cabe, Mc., Smith, J.C., Harriot, P., 198 “ Unit Operation of Chemical Engineering”, 4 rd, pp Mc. Graw-Hill, Book Commpany, USA.
Djauhari, A., 2002,”Peralatan Kontak dan Pemisah Antar Fasa “, Diktat Kuliah, hal 3-5, Teknik Kimia Politeknik Negeri Bandung.
Team Lab Satuan Opersi, 2004,”Sentrifugasi”, Jurusan Teknik Kimia, Politeknik Negeri Bandung, Bandung.