PENGARUH WAKTU PENGENDAPAN TERHADAP MASSA BATANG PADA KESIMPULAN SARAN

22

BAB IV PEMBAHASAN

4.1 PENGARUH WAKTU PENGENDAPAN TERHADAP MASSA BATANG PADA

BUOYANCY WEIGHING-BAR METHOD BWM Gambar 4.1 Pengaruh Waktu Terhadap Massa Batang Dengan Fasa Cair Etanol Gambar 4.2 Pengaruh Waktu Terhadap Massa Batang Dengan Fasa Cair Metanol 0.0779 0.0780 0.0781 2000 4000 6000 8000 M a ss a B a ta n g k g Waktu detik 0.070 0.072 0.074 2000 4000 6000 8000 M a ss a B a ta n g k g Waktu detik Universitas Sumatera Utara 23 Gambar 4.3 Pengaruh Waktu Terhadap Massa Batang Dengan Fasa Cair Kerosin Gambar 4.1, 4.2, dan 4.3 menunjukkan pengaruh waktu sedimentasi terhadap massa batang untuk masing-masing fasa cair etanol, metanol, dan kerosin. Pada awal proses, partikel yang berukuran besar lebih dulu turun sehingga kenaikan massa batang yang terjadi cukup besar. Semakin lama waktu, maka kenaikan massa batang mulai menjadi berkurang sampai tidak ada lagi perubahan atau massa batang menjadi konstan.

4.2 PENGARUH JENIS FASA CAIR PADA BUOYANCY WEIGHING-

BAR METHOD BWM Gambar 4.4 menunjukkan grafik antara ukuran partikel dengan kumulatif massa undersize, dengan Metode Settling Balance dan Metode Pengapungan Batang Buoyancy Weighing-Bar Method menggunakan fasa cair etanol, metanol, dan kerosin murni serta air. Metode Settling Balance digunakan sebagai perbandingan untuk mengetahui keakuratan metode pengapungan batang. 0.072 0.075 0.078 2000 4000 6000 8000 M a ss a B a ta n g k g Waktu detik Universitas Sumatera Utara 24 Gambar 4.4 Pengaruh Jenis Fasa Cair Murni Pada Distribusi Ukuran Partikel Tepung Terigu Percobaan ini menggunakan prinsip sedimentasi, sehingga dipengaruhi oleh viskositas dan densitas dari fluidanya sebagai fasa cair. Tabel 4.1 menunjukkan densitas dan viskositas dari fluida yang digunakan, serta hasil ukuran partikel yang didapat melalui persamaan 2.17 atau persamaan Stoke. Tabel 4.1 Densitas dan Viskositas Fasa Cair dengan Ukuran Partikel Jenis Fasa Cair Densitas kgm 3 Viskositas cp Ukuran Partikel μm Etanol 802 0,980 10-113 Metanol 781 0,508 7-90 Kerosin 810 1,640 14-154 Air 996 0,801 30-142 Sebelum percobaan, tepung terigu diayak menggunakan ayakan 140 mesh, dimana bukaan dari 140 mesh adalah 116 μm [22], lalu diambil tepung yang lolos ayakan sebagai sampel. Hasil yang diperoleh dari Metode Pengapungan Batang dengan jenis fasa cair etanol, metanol, dan kerosin menunjukan bahwa rentang hasilnya sebanding dengan hasil yang diperoleh dengan Metode Settling Balance. Namun hasil percobaan yang menggunakan etanol lebih mendekati daripada penggunaan metanol dan kerosin. Ini dikarenakan etanol memiliki densitas dan viskositas lebih besar daripada metanol yang dapat mengurangi variabilitas yang 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 50 100 150 K u m ula tif M a ss a U n d ers ize Ukuran Partikel μm Metode Settling Balance Metode BWM Etanol Murni Metode BWM Metanol Murni Metode BWM Air Metode BWM Kerosin Universitas Sumatera Utara 25 muncul dari proses sedimentasi saat percobaan [35]. Untuk kerosin, umumnya digunakan untuk suspensi partikel kromium dan zinc. Hasilnya akan lebih maksimal apabila menggunakan zat dispersan seperti sodium pyrophospate [36]. Air memberikan hasil yang tidak baik sehingga penggunaan fasa cair air hanya digunakan untuk melihat sejauh mana kemampuan air menjadi fasa cair dalam metode ini. Dengan begitu, penggunaan fasa cairan etanol murni memberikan hasil yang paling baik di antara fasa cairan lainnya. 4.3 PENGARUH KONSENTRASI FASA CAIR PADA BUOYANCY WEIGHING-BAR METHOD BWM 4.3.1 Pengaruh Konsentrasi Pada Fasa Cair Etanol Gambar 4.5 Pengaruh Konsentrasi Fasa Cair Etanol Pada Distribusi Ukuran Partikel Tepung Terigu Gambar 4.5 menunjukkan grafik antara ukuran partikel dengan kumulatif massa undersize, dengan Metode Settling Balance dan Metode Pengapungan Batang Buoyancy Weighing-Bar Method menggunakan fasa cair etanol dengan variasi konsentrasi 30, 50, 70, dan murni p.a. Pada gambar dapat dilihat bahwa grafik etanol murni lebih mendekati dan menyerupai grafik dari metode Settling Balance, diikuti oleh grafik etanol 70, lalu 50, dan 30 yang bentuknya tidak teratur. Hal ini disebabkan adanya reaksi hidrasi yang terjadi antara sampel tepung terigu dengan air sehingga mengganggu proses sedimentasi. 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 50 100 150 K u m u la tif M a ss a U n d ers ize Ukuran Partikel μm Metode Settling Balance Metode BWM Etanol Murni Metode BWM Etanol 70 Metode BWM Etanol 50 Metode BWM Etanol 30 Universitas Sumatera Utara 26 Densitas dan viskositas untuk masing-masing variasi fasa cair etanol dapat dilihat pada Tabel 4.2 beserta hasil ukuran partikelnya. Tabel 4.2 Densitas dan Viskositas Fasa Cair Etanol dengan Variasi Konsentrasi beserta Ukuran Partikel Jenis Fasa Cair Densitas kgm 3 Viskositas cp Ukuran Partikel μm Etanol murni 802 0,980 10-113 Etanol 70 891 0,937 13-130 Etanol 50 936 0,923 14-138 Etanol 30 968 0,891 14-143 Densitas dan viskositas masing-masing variasi etanol memiliki pengaruh terhadap ukuran partikel berdasarkan persamaan Stokes, sehingga fasa cair dengan densitas dan viskositas yang berbeda menghasilkan ukuran partikel yang berbeda pula.

4.3.2 Pengaruh Konsentrasi Pada Fasa Cair Metanol

Gambar 4.6 menunjukkan grafik antara ukuran partikel dengan kumulatif massa undersize, dengan Metode Settling Balance dan Metode Pengapungan Batang Buoyancy Weighing-Bar Method menggunakan fasa cair metanol dengan variasi konsentrasi 30, 50, 70, dan murni p.a. Gambar 4.6 Pengaruh Konsentrasi Fasa Cair Metanol Pada Distribusi Ukuran Partikel Tepung Terigu 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 20 40 60 80 100 120 140 K u m u la tif M a ss a U n d er si ze Ukuran Partikel μm Metode Settling Balance Metode BWM Metanol Murni Metode BWM Metanol 70 Metode BWM Metanol 50 Metode BWM Metanol 30 Universitas Sumatera Utara 27 Seperti gambar 4.5, pada gambar 4.6 dapat dilihat juga bahwa grafik metanol murni lebih mendekati dan menyerupai grafik dari metode Settling Balance , diikuti oleh grafik etanol 70, lalu 50, dan 30 yang bentuknya tidak teratur. Hal ini juga disebabkan adanya reaksi hidrasi yang terjadi antara sampel tepung terigu dengan air sehingga mengganggu proses sedimentasi. Variasi untuk konsentrasi fasa cair metanol menghasilkan densitas dan viskositas yang berbeda. Densitas dan viskositas tersebut dapat dilihat pada Tabel 4.3 beserta ukuran partikel yang didapat untuk masing-masing variasi. Tabel 4.3 Densitas dan Viskositas Fasa Cair Metanol dengan Variasi Konsentrasi beserta Ukuran Partikel Jenis Fasa Cair Densitas kgm 3 Viskositas cp Ukuran Partikel μm Metanol murni 781 0,508 7-90 Metanol 70 849 0,629 9-100 Metanol 50 895 0,696 10-112 Metanol 30 940 0,754 11-125 Densitas dan viskositas dari variasi metanol juga mempengaruhi ukuran partikel yang didapat melalui persamaan Stoke, sehingga menghasilkan ukuran partikel yang berbeda untuk masing-masing variasi. Gambar 4.7 menunjukkan perbandingan grafik dari Metode Pengapungan Batang dari semua variabel yang telah dilakukan terhadap Metode Settling Balance . Universitas Sumatera Utara 28 Gambar 4.7 Pengaruh Jenis Fasa Cair dan Konsentrasinya Pada Distribusi Ukuran Partikel Tepung Terigu Dari gambar 4.7 ditampilkan grafik yang hasilnya paling mendekati Metode Sedimentation Balance adalah grafik Metode Pengapungan Batang menggunakan fasa cair etanol murni. 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 50 100 150 200 K u m u la tif M a ss a U n d ers ize Ukuran Partikel μm Metode Settling Balance Metode BWM Etanol Murni Metode BWM Etanol 70 Metode BWM Etanol 50 Metode BWM Etanol 30 Metode BWM Metanol Murni Metode BWM Metanol 70 Metode BWM Metanol 50 Metode BWM Metanol 30 Metode BWM Kerosin Metode BWM Air Universitas Sumatera Utara 29

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 KESIMPULAN

Kesimpulan yang didapat dari penelitian ini adalah: 1. Metode Pengapungan Batang Buoyancy Weighing-Bar Method dapat digunakan untuk mengukur distribusi ukuran partikel tepung terigu. 2. Fasa cairan terbaik pada penentuan distribusi ukuran partikel tepung terigu menggunakan Metode Pengapungan Batang adalah etanol murni.

5.2 SARAN

Adapun saran yang dapat diberikan adalah: 1. Sebaiknya dilakukan variasi lain seperti pengaruh dimensi batang dan jenis fasa cair lain dalam Metode Pengapungan Batang. 2. Sebaiknya hasil yang diperoleh dari Metode Pengapungan Batang ini dibandingkan dengan Metode Microscopy atau Metode Coulter Counter. Universitas Sumatera Utara 30 DAFTAR PUSTAKA [1] T. Allen, Particle Size Measurement, Fourth edition, London: Chapman and Hall, 1990, hal. 345 –355. [2] Society of Chemical Engineering of Japan, Chemical Engineering Handbook , 5 th edition Tokyo: Maruzen, 1988, hal. 224 –231. [3] K. Fukui, H. Yoshida, M. Shiba and Y. Tokunaga, “Investigation about data reduction and sedimentation distance of sedimentation balance method ”, Journal of Chemical Engineering of Japan , 33, 2000, hal. 393 –399. [4] M. Arakawa, G. Shimomura, A. Imamura, N. Yazawa, T. Yokoyama and N. Kaya, “A New apparatus for measuring particle size distribution based on centrifugal sedimentation ”, Journal of the Society of Materials Science of Japan , 33, 1984, hal. 1141 –1145. [5] H. Minoshima, K. Matsushima and K. Shinohara, “Experimental study on size distribution of granules prepared by spray drying: the case of a dispersed slurry containing binder ”, Kagaku Kogaku Ronbunshu, 31, 2005, hal. 102 –107. [6] M. Kuriyama, H. Tokanai and E. Harada, “Maximum stable drop size of pseudoplastic dispersed –phase in agitation dispersion”, Kagaku Kogaku Ronbunshu , 26, 2000, hal. 745 –748. [7] Y. Ohira, H. Takahashi, M. Takahashi and K. Ando, “Wall heat transfer in a double-tube coal-slurry bubble column ”, Kagaku Kogaku Ronbunshu, 30, 2004, hal. 360 –367. [8] E. Obata, Y. Ohira and M. Ohta, “New measurement of particle size distribution by buoyancy weighing –bar method”, Powder Technology, 196, 2009, hal. 163 –168. [9] R. Tambun, Y. Ohira and E. Obata, “Graphical analogy of particle size distribution among Andreasen pipette, settling balance, fluidization –curve and buoyancy weighing –bar methods”, Proceeding of the 13 th Asia Pacific Confederation of Chemical Engineering Congress , Taipei, Taiwan, 2010. [10] R. Tambun, T. Motoi, M. Shimadzu, Y. Ohira and E. Obata, “Size distribution measurement of floating particles in the Allen region by a buoyancy weighing –bar method”, Advanced Powder Technology, 22, 2011, hal. 548 –552. [11] R. Tambun, M. Shimadzu, Y. Ohira and E. Obata, “Definition of the new mean particle size based on the settling velocity in liquid ”, Journal of Chemical Engineering of Japan , 45, 2012, hal. 279-284. [12] R. Tambun, K. Nakano, M. Shimadzu, Y. Ohira and E. Obata, “Sizes influences of weighing bar and vessel in the buoyancy weighing-bar method Universitas Sumatera Utara 31 on floating particle size distribution measurements ”, Advanced Powder Technology , 23, 2012, hal. 855-860. [13] S. Odén, “The size distribution of particles in soils and the experimental methods of obtaining them ”, Soil Science, 19, 1925, hal. 1–35. [14] E. Obata, H. Watanabe and N. Endo, “Measurement of size and size distribution of particles by fluidization ”, Journal of Chemical Engineering of Japan , 15, 1982, hal. 23 –28. [15] E. Obata and H. Watanabe, Measurement of Particle Sizes by Fluidization, Encyclopedia of Fluid Mechanics , vol. 4 Houston: Gulf Publishing, 1986, hal. 221 –236. [16] E. Obata and K. Ando, Particle Size Measurements by Fluidization: From Laminar Flow Region to The Turbulent Flow Region , Encyclopedia of Fluid Mechanics , Supplement 2 Houston: Gulf Publishing, 1993, hal. 169 –189. [17] T. Motoi, Y. Ohira and E. Obata, “Measurement of the floating particle size distribution by buoyancy weighing –bar method”, Powder Technology, 201, 2010, hal. 283 –288. [18] M. A. Partang, ”Mikrometrik”, Fakultas Farmasi Universitas Hasanuddin, Makassar, 2008. [19] Gustavo V. Barbosa-Canovas, et al., Food Powders Physical Properties, Processing and Functionality New York: Kluwer Academic, 2005, hal 45. [20] R. M. Stiftung. Particle Size Analysis by Laser Diffraction Switzerland: RMS Foundation, 2013. [21] DRAG 2008. Fluid Mechanics Tutorial No. 3: Boundary Layer Theory. Diakses 9 April 2014. http:www.freestudy.co.uk [22] C. J. Geankoplis, Transport Processes and Unit Operations, Third edition New Jersey: Prentice-Hall, 1993, hal. 815-823, 894. [23] Geology Department, University of Maryland, Sedimentation and Stratigraphy Spring . Diakses 7 Mei 2014. http:www.geol.umd.edu [24] C. Galindo-González, J. de Vicente, M. M. Ramos-Tejada, M. T. López- López, F. González-Caballero, and J. D. G. Durán, “Preparation and Sedimentation Behavior in Magnetic Fields of Magnetite-Covered Clay Particles ”, Langmuir, 21, 2005, hal. 4410-4419. [25] M. Rasa, B.H. Erné, B. Zoetekouw, R. van Roij, and A. P. Philipse, “Macroscopic electric field and osmotic pressure in ultracentrifugal sedimentation- diffusion equilibria of charged colloids, Van’t Hoff Universitas Sumatera Utara 32 Laboratory for Physical-Colloid Chemistry and Institute for Theoretical Physics ”, Utrech University, Netherland, 2005. [26] Y. Ohira, K. Furukawa, R. Tambun, M. Shimadzu and E. Obata, “Buoyancy weighing-bar method: a particle size distribution measurement using new settling method ”, Journal of the Sedimentological Society of Japan, 69, 2010, hal. 17-26. [27] J. T. Wilson and D. H. Donelson. Comparison of Flour Particle size Distributions Measured by Electrical Resistivity and Microscopy. Journal of Cereal Chemistry, 47, 126-134, 1970. [28] Sonaye S.Y, Dr. R N. Baxi. “Particle size Measurement and Analysis of Flour” International Journal of Engineering Research and Applications, Vol. 2, pp 1839-1842, 2012. [29] Shimadzu. Particle Size Analyzer. Shimadzu Corporation, Japan, 2013. [30] Beckman Coulter, Coulter Cell Counter. Diakses 6 Januari 2015. http:www.beckmancoulter.com [31] HORIBA, Particle Characterization LA-300. Diakses 6 Januari 2015. http:www.horiba.com [32] Bio-Equip, BT-1500 Centrifugal Sedimentation Particle Size Analyzer. Diakses 6 Januari 2015. http:www.bio-equip.cn [33] Azom, Determine Particle Size and Shape with Image Analysis Systems from Clemex Technologies . Diakses 6 Januari 2015. http:www.azom.com [34] Bank Mandiri, Kurs Bank Mandiri. Diakses 6 Januari 2015. http:www.bankmandiri.co.id [35] C. F. Ferraris, V. Hackley, A. I. Avilés, Measurement of particle size distribution in portland cement powder: analysis of ASTM Round Robin Studies, Journal of Cement, Concrete, and Aggregates, 26, 2004, hal. 10. [36] O. D. Neikov, S. S. Naboychenko, G. Dowson, Handbook of Non-Ferrous Metal Powders: Technologies and Applications New York: Elsevier, 2009, hal. 11-12. Universitas Sumatera Utara 33 LAMPIRAN 1 CONTOH PERHITUNGAN Untuk perhitungan, diambil contoh data dari Metode Pengapungan Batang yang menggunakan etanol murni Tabel L1.1. Data Etanol Murni Dengan Metode Pengapungan Batang Waktu t s Massa Batang G kg Waktu t s Massa Batang G kg Waktu t s Massa Batang G kg 0,0779928 2040 0,0780394 4140 0,0780501 60 0,0780037 2100 0,0780400 4200 0,0780504 120 0,0780095 2160 0,0780400 4260 0,0780508 180 0,0780137 2220 0,0780401 4320 0,0780508 240 0,0780168 2280 0,0780405 4380 0,0780512 300 0,0780198 2340 0,0780412 4440 0,0780513 360 0,0780224 2400 0,0780415 4500 0,0780518 420 0,0780247 2460 0,0780416 4560 0,0780519 480 0,0780263 2520 0,0780416 4620 0,0780524 540 0,0780278 2580 0,0780417 4680 0,0780527 600 0,0780287 2640 0,0780424 4740 0,0780527 660 0,0780306 2700 0,0780428 4800 0,0780530 720 0,0780311 2760 0,0780430 4860 0,0780531 780 0,0780320 2820 0,0780436 4920 0,0780532 840 0,0780327 2880 0,0780450 4980 0,0780534 900 0,0780333 2940 0,0780450 5040 0,0780538 960 0,0780339 3000 0,0780450 5100 0,0780541 1020 0,0780347 3060 0,0780454 5160 0,0780541 1080 0,0780350 3120 0,0780454 5220 0,0780545 1140 0,0780354 3180 0,0780454 5280 0,0780546 1200 0,0780358 3240 0,0780459 5340 0,0780549 1260 0,0780361 3300 0,0780466 5400 0,0780549 1320 0,0780365 3360 0,0780466 5460 0,0780549 1380 0,0780370 3420 0,0780470 5520 0,0780550 1440 0,0780371 3480 0,0780473 5580 0,0780551 1500 0,0780373 3540 0,0780476 5640 0,0780555 1560 0,0780377 3600 0,0780477 5700 0,0780555 1620 0,0780383 3660 0,0780479 5760 0,0780556 1680 0,0780383 3720 0,0780483 5820 0,0780559 1740 0,0780386 3780 0,0780486 5880 0,0780562 1800 0,0780388 3840 0,0780488 5940 0,0780563 1860 0,0780392 3900 0,0780491 6000 0,0780563 1920 0,0780392 3960 0,0780495 ... ... 1980 0,0780394 4080 0,0780496 7200 0,0780563 Universitas Sumatera Utara 34

1.1 MENENTUKAN UKURAN PARTIKEL