Teknologi Pengolahan Pangan Evaporasi do
IX. EVAPORASI
A. Pre-lab
1. Apa yang dimaksud dengan evaporasi? Jelaskan pula tujuan evaporasi!
Penguapan atau evaporasi adalah suatu bentuk proses yang menggunakan
panas untuk menurunkan kandungan air dari bahan pangan yang
berbentuk cairan. Dalam proses ini sebagian air akan diuapkan sehingga
akan diperoleh suatu bentuk yang kental yang disebut konsentrat. Proses
evaporasi merupakan proses yang melibatkan pindah panas dan pindah
massa secara simultan. Penguapan terjadi karena cairan mendidih dan
berlangsung perubahan fase dari cair menjadi uap. Proses pindah panas
dan pindah masa yang efektif akan meningkatkankecepatan evaporasi
(Botani, 2008). Botani (2008), menuturkan aplikasi utama proses evaporasi
dalam industri pangan dilakukannya bertujuan untuk pengentalan awal
suatu bahan cair sebelum dilakukan proses pengolahanselanjutnya,
misalnya sebelum dilakukan spray drying, drum drying, dan kristalisasi,
mengurangi volume cairan untuk mengurangi biaya penyimpanan,
pengangkutan dan pengemasan, menurunkan Aw (Activity Water) dengan
meningkatkan kandungan bahan padat dalam bahan untuk membantu
pengawetan, misalnya dalam pembuatan susu kental.
2. Berdasarkan tekanan operasinya, ada berapa jenis evaporator? Sebut
dan jelaskan!
Berdasarkan tekanan operasinya, evaporator dibagi menjadi 2 jenis yaitu
evaporator vakum dan evaporator atmosferik. Evaporator vakum
menggunakan pemanasan langsung pada bahan, dengan pengaturan suhu
yang bisa diinginkan. Dan penggunaan vakum menyebabkan kondisi suhu
dalam ruangan vakum menjadi rendah (dibawah 1 atm), sehingga bahan
dalam ruang vakum secara gizi ataupun fisik tidak rusak. Evaporator
atmosferik adalah evaporator yang menggunakan pemanasan dengan
pengaturan suhu pada tekanan atmosfer. Namun kandungan gizi ataupun
fisik berpotensi mengalami kerusakan karena waktu pemanasan pada
tekanan atmosferik lebih lama (Krisnawan, 2013).
3. Tuliskan persamaan neraca massa single effect evaporator!
Effendi (2015), menuturkan persamaan neraca massa single effect
evaporator:
F=V+P
F . xf = P . xp
Keterangan: F = massa umpan xf = fraksi zat padat dalam umpan xp =
fraksi zat padat dalam produk V = massa uap air P = massa produk
Lembar Kerja Praktikum Teknologi Pengolahan Pangan
B. Tinjauan Pustaka
1. Falling Film Evaporator (Evaporasi Vakum)
Falling film evaporator memiliki prinsip evaporasi vakum dengan tekanan
dibawah 1 atm. Produk dialirkan cairan ke bawah membentuk film disekeliling
dinding dalam pipa. Aliran disebabkan oleh gaya berat dan gesekan upa. Upa
yang terbentuk bergerak kebawah. Aliran memanfaatkan gaya gravitasi. Luas
permukaan pemanasan jauh lebih besar dibandingkan dengan volume cairan
dalam evaporator. Hal ini memungkinkan transfer panas yang cukup dan
perusakan bahan belum banyak terjadi karena waktu tinggal yang kecil.
Kapasitas alat ini tidak bisa divariasi terlalu besar (Nisa, 2006).
2. Evaporasi Atmosferik
Evaporator atmosferik adalah evaporator yang menggunakan pemanasan
dengan pengaturan suhu pada tekanan atmosfer. Namun kandungan gizi ataupun
fisik berpotensi mengalami kerusakan karena waktu pemanasan pada tekanan
atmosferik lebih lama, selain itu pemakaian energy lebih banyak (Krisnawan,
2013). Perlu diperhatikan bahwa titik didih cairan murni dipengaruhi oleh
tekanan. Makin tinggi tekanan, maka titik didih juga semakin tinggi. Titik didih
larutan yang mengandung zat yang sulit menguap akan tergantung pada
tekanan dan kadar zat tersebut. Pada tekanan yang sama, makin tinggi kadar
zat, makin tinggi titik didih Iarutannya (Nisa, 2006).
C. Diagram alir/flowchart
1. Persiapan sampel (larutan gula)
2. Proses evaporasi vakum
3. Proses evaporasi atmosferik
Lembar Kerja Praktikum Teknologi Pengolahan Pangan
D. Tabulasi Data dan Pembahasan Hasil Praktikum
D.1 Pengamatan kuantitatif
D.1.1 Pembuatan larutan gula
larutan awal
konsentrasi
mL
air
larutan awal
(50%)
1500
0
50%
500
0
40%
400
100
30%
300
200
Sirup 13%
100
400
Perhitungan konsentrasi larutan gula:
V1.M1= V2.M2
1. Larutan gula 40%
M1.V1= M2.V2
0,5 x V1 = 0,4 x 500 ml
V1 = 400 ml
2. Larutan gula 30%
M1.V1= M2.V2
0,5 x V1 = 0,3 x 500 ml
V1 = 300 ml
3. Sirup 40%
M1.V1= M2.V2
0,65 x 100 ml = M2 x 500 ml
M2 = 13%
D.1.2 Evaporasi vakum
Data hasil pengamatan
massa
Bahan
awal
Akhir
waktu
(menit)
Sirup
498
65
10,43
larutan gula
50%
564
530
4,5
larutan gula
40%
546
115
10,29
larutan gula
534
30%
Bahan
massa total
149
14,20
Data hasil perhitungan
massa komponen
padatan
Fee
d
(mf)
Air
Uap
Feed
Produk
Uap
Mp.xp
mv.x
v
mf-(mf.xf)
mp(mp.xp)
mv(mv.xv)
Produk
Uap
Feed
Produk
(mp)
(mv)
Mf.xf
Sirup 13%
498
65
433
64,74
64,74
0
433,26
0,26
433
larutan gula
50%
564
530
34
282
280,9
0
282
249,1
34
larutan gula
40%
546
115
431
218,4
217,35
0
327,6
-102,35
431
larutan gula
30%
534
149
385
160,2
160,18
0
373,8
-11,18
385
Perhitungan massa total (contoh):
Massa uap = massa feed-massa produk / Mv=mf-mp
1. Sirup
Xf padatan = 0,13
Mv = Mf – Mp
= 498 – 65
= 433
Mf.Xf = Mv.Xv + Mp.Xp
498 . 0,13 = 433 . 0 + 65 . Xp
Xp =
49 x 0,13
65
= 0,996
Lembar Kerja Praktikum Teknologi Pengolahan Pangan
2. Larutan gula 50%
Xf padatan = 0,5
Mv = Mf – Mp
= 564 – 530
= 34
Mf.Xf = Mv.Xv + Mp.Xp
564 . 0,5 = 0 + 530 . Xp
Xp = 0,53
3. Larutan gula 40%
Xf padatan = 0,4
Mv = Mf – Mp
= 546 – 115
= 431
Mf.Xf = Mv.Xv + Mp.Xp
546 . 0,4 = 431. 0 + 115 . Xp
Xp = 1,89
4. Larutan gula 30%
Xf padatan = 0,3
Mv = Mf – Mp
= 534 – 149
= 385
Mf.Xf = Mv.Xv + Mp.Xp
534 . 0,3 = 0 + 149 . Xp
Xp = 1,075
Neraca Massa
Sampel 1: Sirup 13%
Sirup 13%
Sampel 2: Gula 50%
Gula 50%
Sampel 3: Gula 40%
Gula 40%
Sampel 4: Gula 30%
Gula 30%
Uap
Evaporasi
Sirup pekat
Uap
Evaporasi
Gula pekat
Uap
Evaporasi
Gula pekat
Uap
Evaporasi
Gula pekat
Perhitungan massa komponen air dan padatan (contoh):
Perhitungan jumlah uap air dari setiap sampel yang diuapkan dalam setiap
menitnya:
Sampel Sirup 13%:
Perhitungan komponen air
Feed = Mf – (Mf.Xf)
= 498 – (64,74)
= 433,26
Produk = Mp – (Mp.Xp)
= 65 – (65 x 0,996)
= 0,26
Uap = Mv – (Mv.Xv)
= 433 – (433 x 0)
= 433
Sampel larutan gula 50% :
Perhitungan komponen air
Feed = Mf – (Mf.Xf)
= 564 – (282)
= 282
Produk = Mp – (Mp.Xp)
= 530 – (530 x 0,53)
= 249,1
Uap = Mv – (Mv.Xv)
= 34 – (34 x 0)
=0
Perhitungan
padatan
komponen
Feed = Mf.Xf
= 498 x 0,13
= 64,74
Produk = Mp.Xp
= 65 x 0,996
= 64,74
Uap = Mv.Xv
= 433 x 0
=0
Perhitungan
padatan
Feed = Mf.Xf
= 564 x 0,5
= 282
Produk = Mp.Xp
= 530 x 0,53
= 280,9
Uap = Mv.Xv
= 34 x 0
=0
Sampel larutan gula 40%:
Lembar Kerja Praktikum Teknologi Pengolahan Pangan
komponen
Perhitungan komponen air
Feed = Mf – (Mf.Xf)
= 546 – (218,4)
= 327,6
Produk = Mp – (Mp.Xp)
= 115 – (115 x 1,89)
= -102,35
Uap = Mv – (Mv.Xv)
= 431 – (431 x 0)
=0
Sampel larutan gula 30%:
Perhitungan komponen air
Feed = Mf – (Mf.Xf)
= 534 – (160,2)
= 373,8
Produk = Mp – (Mp.Xp)
= 149 – (149 x 1,075)
= -11,18
Uap = Mv – (Mv.Xv)
= 385 – (385 x 0)
= 385
Perhitungan
padatan
komponen
Feed = Mf.Xf
= 546 x 0,4
= 218,4
Produk = Mp.Xp
= 115 x 1,89
= 217,35
Uap = Mv.Xv
= 431 x 0
=0
Perhitungan
padatan
Feed = Mf.Xf
= 534 x 0,3
= 160,2
Produk = Mp.Xp
= 149 x 1,075
= 160,175
Uap = Mv.Xv
= 385 x 0
=0
Komponen padatan:
mfpadatan=mf.xf=250.0,4=100 gram
mvpadatan=mv.xv=50.0=0
Mf.xf=mv.xv+mp.xp
250.0,4=50.0+200.xp
xp=0,5
mppadatan=mp.xp=200. 0,5=100gram
Komponen air:
Mfair=mftotal-mfpadatan=mf-(mf.xf)=250-100=150gram
Mvair= mvtotal-mvpadatan=50-0=50gram
mpair=mptotal-mppadatan=200-100=100 gram
komponen
Pertanyaan
1. Jelaskan bagaimana menghitung dan menggunakan data massa air dari
sampel yang diuapkan untuk menentukan (melengkapi) neraca massa!
Pada evaporasi atmosferik dilakukan pengukuran suhu dan massa setiap 3
menit sekali. Data yang didapat dari evaporasi atmosferik adalah massa total
yaitu feed (mf) dan produk (mp). Setelah itu dicari massa total uap dengan cara
menghitung selisih dari feed (mf) dan produk (mp). Hal selanjutnya yang
dilakukan adalah dengan mencari konsentrasi dari larutan yang sudah dipekatkan
dengan manggunakan rumus sebagai berikut Mf.xf=mv.xv+mp.xp. Keterangan
dari rumus tersebut adalah:
Mf = massa bahan masuk cair (kg)
XV = komponen padatan uap air
Mv = massa uap air (kg)
(kg)
Mp = massa produk pekat (kg)
Xp =komponen padat pekat (kg)
XF
= komponen padatan bahan
masuk cair (kg)
Dari perhitungan tersebut apabila dimasukan angka dari setiap komponen,
maka akan dihasilkan konsentrasi akhir produk (xp). Dalam perhitungan untuk
mengetahui konsentrasi akhir produk, konsentrasi padatan (xv) dianggap 0 (nol).
Hal tersebut dikarenakan uap tidak memiliki padatan, sehingga konsentrasinya
dianggap 0(nol). Apabila sudah diketahui konsentrasi padatan dari produk akhir,
maka selanjutnya adalah melengkapi tabel yang masih dalam keadaan kosong.
Kemudian mencari massa air dengan menghitung selisih dari massa padatan
total (Mf) dengan massa padatan komponen (mf.xf). Mencari massa uap air
dengan menghitung selisih massa uap total (mv) dan massa uap padatan
(mv.xv). Mencari massa produk dengan menghitung selisih massa produk total
(mp) dan massa produk padatan (mp.xp) (Elisa, 2009).
2. Jelaskan bagaimana perbandingan konsentrasi (padatan) produk yang
diperoleh pada setiap sampel!
Perbandingan setiap sampel yaitu pada sirup 13% memiliki padatan 0,996,
larutan gula 50% memiliki padatan 0,53, larutan gula 40% memiliki padatan
1,89, dan larutan gula 30% memiliki padatan 1,075. Konsentrasi yang tinggi
memiliki padatan yang lebih sedikit daripada larrutan dengan konsentrasi
rendah. Total padatan menunjukkan jumlah padatan yang teruapkan. Menurut
Joharman (2006), semakin tingginya nilai viskositas seiring dengan semakin
tingginya suhu evaporasi dan lama evaporasi juga disebabkan semakin tinggi
suhu evaporasi dan semakin lama evaporasi maka semakin banyak air yang
diuapkan atau semakin rendah kadar air yang dihasilkan. Semakin banyak air
yang diuapkan maka semakin tinggi total padatan yang dihasilkan sehingga
meningkatkan konsentrasi larutan. Semakin tinggi konsentrasi menyebabkan
semakin tinggi viskositas yang dihasilkan. Semakin tinggi konsentrasi
menyebabkan ruang gerak antar molekul semakin sempit. Penyempitan ruang
gerak menyebabkan semakin meningkatnya nilai viskositas.
3. Jelaskan bagaimana perbandingan waktu yang diperlukan untuk memekatkan
setiap sampel hingga proses penguapan selesai!
Pada sirup membutuhkan waktu 10,43 menit untuk menguapkan air sebanyak
433 gram, pada larutan gula 50% membutuhkan waktu 4,5 menit untuk
menguapkan air sebanyak 34 gram, pada larutan gula 40% membutuhkan waktu
Lembar Kerja Praktikum Teknologi Pengolahan Pangan
10,29 menit untuk menguapkan air sebanyak 431 gram, pada larutan gula 30%
membutuhkan waktu 14,20 menit untuk menguapkan air sebanyak 385 gram.
Dapat diketahui bahwa semakin lama waktu, jumlah air yang teruapkan semakin
banyak dan viskositas bahan semakin meningkat seiring banyaknya jumlah air
yang teruapkan. Namun semakin lamanya waktu juga akan berpengaruh pada
kandungan gizi yang sensitif panas. Menurut Icuk (2006), untuk bahan yang
sensitif terhadap panas (mudah rusak pada suhu tinggi), maka suhu evaporasi
diusahakan rendah dengan cara menurunkan tekanan operasi. Disamping itu,
waktu tinggal bahan dalam evaporator dijaga jangan terlalu lama.
4. Jelaskan pengaruh konsentrasi awal terhadap waktu evaporasi!
Pada sirup dengan konsentrasi 13% diuapkan menjadi konsentrasi 99,6%
membutuhkan waktu 10,43 menit, larutan gula 50% menjadi konsentrasi 53%
membutuhkan waktu 4,5 menit, pada larutan gula 40% menjadi konsentrasi
189% membutuhkan waktu 10,29 menit, dan larutan gula 30% menjadi 107,5%
membutuhkan waktu 14,20 menit. Dapat diketahui bahwa semakin lama waktu,
konsentrasi larutan juga semakin meningkat karena jumlah air yang diuapkan
semakin banyak. Menurut Triwulandari dan R. Zawawi (2010) waktu evaporasi
dipengaruhi juga oleh konsentrasi larutan atau banyaknya zat terlarut pada
larutan akan mempengaruhi proses evaporasi. Semakin banyak zat terlarut
dalam larutan, maka semakin banyak material yang harus dipanasi pada saat
proses pemanasan pada dinding sehingga bagian film yang lebih tebal diperoleh
distribusi termperatur yang lebih kecil dab laju aliran yang melambat. Sehingga
waktu ynag ditempuh untuk memekatkan larutan akan lebih lama.
C.1.2. Evaporasi atmosferik
Data hasil pengamatan
massa (gram)
Menit
ke-6
Menit
ke-9
Menit
ke-12
Menit
ke15(akhir
)
484
442
385
330
277
533
513
468
419
361
308
Larutan gula
40%
524
504
467
424
378
329
larutan gula
30%
508
495
451
405
358
302
Bahan
Menit
0(awal)
Menit
ke-3
Sirup
494
larutan gula
50%
Sirup
Berat panci = 177
Menit ke-0 = 671 – 177 = 494
Menit ke-3 = 661 – 177 = 484
Menit ke-6 = 619 – 177 = 442
Menit ke-9 = 562 – 177 = 385
Menit ke-12 = 507 – 177 = 330
Menit ke-15 = 454 – 177 = 277
Larutan gula 40%
Berat panci = 175
Menit ke-0 = 699 – 175 = 524
Menit ke-3 = 679 – 175 = 504
Menit ke-6 = 642 – 175 = 467
Menit ke-9 = 599 – 175 = 424
Menit ke-12 = 553 – 175 = 378
Menit ke-15 = 504 – 175 = 329
Larutan gula 50%
Berat panci = 242
Menit ke-0 = 775 – 242 = 533
Menit ke-3 = 755 – 242 = 513
Menit ke-6 = 710 – 242 = 468
Menit ke-9 = 661 – 242 = 419
Menit ke-12 = 603 – 242 = 361
Menit ke-15 = 550 – 242 = 308
Larutan gula 30%
Berat panci = 240
Menit ke-0 = 748 – 240 = 508
Menit ke-3 = 735 – 240 = 495
Menit ke-6 = 691 – 240 = 451
Menit ke-9 = 645 – 240 = 405
Menit ke-12 = 598 – 240 = 358
Menit ke-15 = 542 – 240 = 302
Lembar Kerja Praktikum Teknologi Pengolahan Pangan
Data hasil perhitungan
massa komponen
massa total
Bahan
Fee
d
Produ
k
padatan
Uap
Feed
(mv)
Mf.xf
Air
Uap
Feed
Produk
Uap
mf-(mf.xf)
Mp.xp
mv.x
v
mp(mp.xp)
mv(mv.xv)
Produ
k
(mf)
(mp)
Sirup
494
277
217
64,2
2
64,22
0
429,78
213,29
217
larutan gula
50%
533
308
225
266,
5
266,5
0
266,5
41,5
225
larutan gula
40%
524
329
195
209,
6
207,2
7
0
314,4
121,73
195
larutan gula
30%
508
302
206
152,
4
152,5
1
0
355,6
149,49
206
Perhitungan massa total (contoh):
Massa uap = massa feed-massa produk / Mv=mf-mp
1. Sirup
Xf padatan = 0,13
Mv = Mf – Mp
= 494 – 277
= 217
Mf.Xf = Mv.Xv + Mp.Xp
494 . 0,13 = 0 + 277 . Xp
Xp = 0,23
Perhitungan
massa
2.
Larutan gula
50%komponen air dan padatan (contoh):
Xf padatan = 0,5
Mv = Mf – Mp
= 533 – 308
= 225
Mf.Xf = Mv.Xv + Mp.Xp
533 . 0,5 = 0 + 308 . Xp
Xp = 0,86
3. Larutan gula 40%
Xf padatan = 0,4
Mv = Mf – Mp
= 524 – 329
= 195
Mf.Xf = Mv.Xv + Mp.Xp
524 . 0,4 = 195 . 0 + 329 . Xp
Xp = 0,63
4. Larutan gula 30%
Xf padatan = 0,3
Mv = Mf – Mp
= 508 – 302
= 385
Mf.Xf = Mv.Xv + Mp.Xp
508 . 0,3 = 0 + 302 . Xp
Xp = 0,505
Neraca massa
Sampel 1: Sirup 13%
Sirup 13%
Sampel 2: Gula 50%
Gula 50%
Sampel 3: Gula 40%
Gula 40%
Sampel 4: Gula 30%
Gula 30%
Uap
Evaporasi
Sirup pekat
Uap
Evaporasi
Gula pekat
Uap
Evaporasi
Gula pekat
Uap
Evaporasi
Lembar Kerja Praktikum Teknologi Pengolahan Pangan
Gula pekat
Perhitungan jumlah uap air dari setiap sampel yang diuapkan dalam setiap
menitnya:
Sampel sirup:
Perhitungan komponen air
Feed = Mf – (Mf.Xf)
= 494 – (494 x 0,13)
= 429,78
Produk = Mp – (Mp.Xp)
= 277 – (277 x 0,23)
= 213,29
Uap = Mv – (Mv.Xv)
= 217 – (217 x 0)
= 217
Perhitungan
padatan
komponen
Feed = Mf.Xf
= 494 x 0,13
= 64,22
Produk = Mp.Xp
= 277 x 0,23
= 64,22
Uap = Mv.Xv
= 217 x 0
=0
Sampel larutan gula 50%:
Perhitungan komponen air
Feed = Mf – (Mf.Xf)
= 533 – (533 x 0,5)
= 266,5
Produk = Mp – (Mp.Xp)
= 308 – (308 x 0,86)
= 41,5
Uap = Mv – (Mv.Xv)
= 225 – (225 x 0)
= 225
Perhitungan
padatan
Feed = Mf.Xf
= 533 x 0,5
= 266,5
Produk = Mp.Xp
= 308 x 0,86
= 266,5
Uap = Mv.Xv
= 225 x 0
=0
Sampel larutan gula 40%:
komponen
Perhitungan komponen air
Feed = Mf – (Mf.Xf)
= 524 – (524 x 0,4)
= 314,4
Produk = Mp – (Mp.Xp)
= 329 – (329 x 0,63)
= 121,73
Uap = Mv – (Mv.Xv)
= 195 – (195 x 0)
= 195
Perhitungan
padatan
Feed = Mf.Xf
= 524 x 0,4
= 209,6
Produk = Mp.Xp
= 329 x 0,63
= 207,27
Uap = Mv.Xv
= 195 x 0
=0
Lembar Kerja Praktikum Teknologi Pengolahan Pangan
komponen
Sampel larutan gula 30% :
Perhitungan komponen air
Feed = Mf – (Mf.Xf)
Perhitungan
padatan
komponen
Feed = Mf.Xf
= 508 – (508 x 0,3)
= 508 x 0,3
= 355,6
= 152,4
Produk = Mp – (Mp.Xp)
= 302 – (302 x 0,505)
Produk = Mp.Xp
= 302 x 0,505
= 149,49
= 152,51
Uap = Mv – (Mv.Xv)
Uap = Mv.Xv
= 206 – (206 x 0)
= 206 x 0
= 206
=0
Komponen padatan:
mfpadatan=mf.xf=250.0,4=100 gram
mvpadatan=mv.xv=50.0=0
Mf.xf=mv.xv+mp.xp
250.0,4=50.0+200.xp
xp=0,5
mppadatan=mp.xp=200. 0,5=100gram
Komponen air:
Mfair=mftotal-mfpadatan=mf-(mf.xf)=250-100=150gram
Mvair= mvtotal-mvpadatan=50-0=50gram
mpair=mptotal-mppadatan=200-100=100 gram
D.1.4. rasio jumlah uap air yang hilang selama evaporasi
Sampel
Evaporasi vakum
v/t (g/mnt)
41,5
7,56
41,8
27,1
Sirup
Larutan gula 50%
Larutan gula 40%
Larutan gula 30%
Perhitungan:
Evaporasi atmosferik
v/t (g/mnt)
14,47
15
13
13,73
Evaporasi vakum:
Rumus:
v
mf −mp
=
=... gr/menit (mf=massa feed/awal. Mp=massa
t
t
produk/akhir, t=waktu evaporasi)
-sampel sirup:
v
t
=
498−65
10,43
= 41,5 g/menit
-sampel Larutan gula 50%
v
t
=
564−530
4,5
= 7,56 g/menit
-sampel Larutan gula 40%
v
t
=
546−115
10,29
= 41,8 g/menit
-sampel Larutan gula 30%
v
t
=
534−149
14,20
= 27,1 g/menit
Evaporasi atmosferik:
Rumus:
v
mf −mp
=
=... gr/menit
t
t
-sampel sirup:
v
t
=
494−277
15
= 14,47 g/menit
-sampel Larutan gula 50%
v
t
=
533−308
15
= 15 g/menit
-sampel Larutan gula 40%
v
t
=
524−329
15
= 13 g/menit
-sampel Larutan gula 30%
v
t
=
508−302
15
= 13,73 g/menit
Lembar Kerja Praktikum Teknologi Pengolahan Pangan
Pertanyaan
1. Jelaskan bagaimana menghitung dan menggunakan data massa air dari
sampel yang diuapkan untuk menentukan (melengkapi) neraca massa!
Pada evaporasi atmosferik dilakukan pengukuran suhu dan massa setiap 3
menit sekali. Data yang didapat dari evaporasi atmosferik adalah massa total
yaitu feed (mf) dan produk (mp). Setelah itu dicari massa total uap dengan cara
menghitung selisih dari feed (mf) dan produk (mp). Hal selanjutnya yang
dilakukan adalah dengan mencari konsentrasi dari larutan yang sudah dipekatkan
dengan manggunakan rumus sebagai berikut Mf.xf=mv.xv+mp.xp. Keterangan
dari rumus tersebut adalah:
Mf = massa bahan masuk cair (kg)
XV = komponen padatan uap air
Mv = massa uap air (kg)
(kg)
Mp = massa produk pekat (kg)
Xp =komponen padat pekat (kg)
XF
= komponen padatan bahan
masuk cair (kg)
Dari perhitungan tersebut apabila dimasukan angka dari setiap komponen, maka
akan dihasilkan konsentrasi akhir produk (xp). Dalam perhitungan untuk
mengetahui konsentrasi akhir produk, konsentrasi padatan (xv) dianggap 0 (nol).
Hal tersebut dikarenakan uap tidak memiliki padatan, sehingga konsentrasinya
dianggap 0(nol). Apabila sudah diketahui konsentrasi padatan dari produk akhir,
maka selanjutnya adalah melengkapi tabel yang masih dalam keadaan kosong.
Kemudian mencari massa air dengan menghitung selisih dari massa padatan
total (Mf) dengan massa padatan komponen (mf.xf). Mencari massa uap air
dengan menghitung selisih massa uap total (mv) dan massa uap padatan
(mv.xv). Mencari massa produk dengan menghitung selisih massa produk total
(mp) dan massa produk padatan (mp.xp) (Elisa, 2009).
2. Jelaskan bagaimana perbandingan konsentrasi (padatan) produk yang
diperoleh pada setiap sampel!
Pada sampel sirup 13 % memiliki padatan setelah diuapkan yaitu 0,23,
larutan gula 50% memiliki padatan sebesar 0,86, larutan gula dengan
konsentrasi 40% memiliki padatan sebesar 0,63 dan larutan gula 30% memiliki
padatan sebesar 0,505. Berdasarkan percobaan, semakin tinggi konsentrasi
maka jumlah padatan yang dihasilkan semakin tinggi. Menurut Icuk (2006),
Tujuan dari evaporasi adalah memekatkan larutan yang mengandung zat yang
sulit menguap (non-volatile solute) dan pelarut yang mudah menguap ( volatile
solvent) dengan cara menguapkan sebagian pelarutnya. Pelarut yang ditemui
dalam sebagian besar sistem larutan adalah air. Kandungan air pada konsentrasi
tinggi lebih sedikit sehingga saat dilakukan pemekatan dengan evaporasi akan
menghasilkan padatan yang lebih banyak. Namun proses sebaiknya dibatasi oleh
kekentalan cairan ataupun kemungkinan terjadinya pengendapan karena larutan
terlalu pekat.
3. Jelaskan bagaimana perbandingan waktu yang diperlukan untuk memekatkan
setiap sampel hingga proses penguapan selesai! (disertai grafik hubungan
massa (y) dan waktu (x))
Pemekatan merupakan proses peningkatan viskositas terhadap larutan.
Larutan akan menjadi semakin pekat seiring lamanya waktu. Sampel dengan
konsentrasi lebih tinggi akan mencapai pemekatan yang lebih tinggi pula namun
suhu yang dibutuhkan (titik didih) untuk memekatkan larutan tersebut lebih
tinggi karena fraksi pelarut yang diambil oleh zat terlarut.
Grafik sirup 13 %
Massa vs Waktu Sirup 13%
600
Massa
500
400
300
200
100
0
0
3
6
9
12
15
Waktu
Pada grafik tersebut menunjukkan adanya penurunan massa secara bertahap
seiring semakin lamanya waktu. Pengukuran massa diukur setiap 3 menit. Massa
awal sirup yaitu 494 gram pada menit ke-0 kemudian pada menit ke-15 massa
sirup menjadi 277 gram. Penurunan massa tersebut terjadi karena adanya
fenomena perpindahan panas dan perpindahan massa. Prinsipnya adalah
menghilangkan massa air (pelarut) dari larutan dengan mendidihkan larutan
didalam evaporator. Tujuannya untuk pemekatan larutan yang terdiri dari zat
terlarut yang tidak mudah menguap dan pelarut yang mudah menguap (Zuhriha,
2006).
Grafik larutan gula 30%
Massa vs Waktu Gula 30%
600
500
Massa
400
300
200
100
0
0
3
6
9
12
15
Waktu
Pada grafik tersebut menunjukkan adanya penurunan massa secara bertahap
seiring semakin lamanya waktu. Pengukuran massa diukur setiap 3 menit. Massa
awal sirup yaitu 508 gram pada menit ke-0 kemudian pada menit ke-15 massa
sirup menjadi 302 gram. Penurunan massa tersebut terjadi karena adanya
fenomena perpindahan panas dan perpindahan massa. Prinsipnya adalah
menghilangkan massa air (pelarut) dari larutan dengan mendidihkan larutan
didalam evaporator. Tujuannya untuk pemekatan larutan yang terdiri dari zat
terlarut yang tidak mudah menguap dan pelarut yang mudah menguap (Zuhriha,
2006).
Grafik larutan gula 40%
Massa vs Waktu Gula 40%
600
500
massa
400
300
200
100
0
0
3
6
9
12
15
waktu
Pada grafik tersebut menunjukkan adanya penurunan massa secara bertahap
seiring semakin lamanya waktu. Pengukuran massa diukur setiap 3 menit. Massa
awal sirup yaitu 524 gram pada menit ke-0 kemudian pada menit ke-15 massa
sirup menjadi 329 gram. Penurunan massa tersebut terjadi karena adanya
fenomena perpindahan panas dan perpindahan massa. Prinsipnya adalah
menghilangkan massa air (pelarut) dari larutan dengan mendidihkan larutan
didalam evaporator. Tujuannya untuk pemekatan larutan yang terdiri dari zat
terlarut yang tidak mudah menguap dan pelarut yang mudah menguap (Zuhriha,
2006).
Grafik larutan gula 50%
Massa vs Waktu Gula 50%
600
500
Massa
400
300
200
100
0
0
3
6
9
12
15
waktu
Pada grafik tersebut menunjukkan adanya penurunan massa secara bertahap
seiring semakin lamanya waktu. Pengukuran massa diukur setiap 3 menit. Massa
awal sirup yaitu 533 gram pada menit ke-0 kemudian pada menit ke-15 massa
sirup menjadi 308 gram. Penurunan massa tersebut terjadi karena adanya
fenomena perpindahan panas dan perpindahan massa. Prinsipnya adalah
menghilangkan massa air (pelarut) dari larutan dengan mendidihkan larutan
didalam evaporator. Tujuannya untuk pemekatan larutan yang terdiri dari zat
terlarut yang tidak mudah menguap dan pelarut yang mudah menguap (Zuhriha,
2006).
4. Jelaskan pengaruh jenis larutan terhadap kenaikan suhu selama proses
evaporasi!
Pada percobaan, pelarut yang digunakan untuk melarutkan gula adalah air.
Larutan yang dipakai memiliki konsentrasi yang berbeda-beda. Semakin banyak
zat terlarut (konsentrasi larutan semakin tinggi) maka suhu yang dibutuhkan
untuk menguapkan larutan semakin tinggi. Menurut Zuhriha (2006), dalam
kebanyakan proses evaporasi, pelarut yang digunakan adalah air. Evaporasi
dilakukan dengan menguapkan sebagian dari pelarut sehingga didapatkan
larutan zat cair pekat yang konsentrasinya lebih tinggi. Walaupun cairan encer
yang diumpankan ke dalam evaporator mungkin cukup encer sehingga beberapa
sifat fisiknya sama dengan air, tetapi jika konsentrasinya meningkat, larutan itu
akan makin bersifat individual. Densitas dan viskositasnya meningkat bersamaan
dengan kandungan zat padatnya, hingga larutan itu menjadi jenuh. Titik didih
larutanpun dapat meningkat dengan sangat cepat bila kandungan zat padatnya
bertambah, sehingga suhu didih larutan jenuh mungkin jauh lebih tinggi dari titik
didih air pada tekanan yang sama.
5. Buatlah grafik hubungan suhu suhu (y) dan waktu (x) pada tiap sampel!
Grafik sirup 13%
Suhu vs Waktu Sirup 13%
120
100
suhu
80
60
40
20
0
0
3
6
9
12
15
waktu
Grafik tersebut menunjukkan semakin lamanya waktu evaporasi maka suhu
semakin meningkat. Pada awal evaporasi suhu pemasanan adalah 28 °C dan
pada menit ke-15 suhu meningkat hingga 97 °C. Suhu meningkat seiring dengan
banyaknya konsentrasi (jumlah) padatan terlarut seperti gula. Hal tersebut
dikarenakan air yang terikat di dalam gula sulit diuapkan dan membutuhkan suhu
yang lebih tinggi untuk menguapkannya (Meikapasa dan I. Gusti, 2016).
Grafik larutan gula 30%
suhu
Suhu vs Waktu Gula 30%
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
0
3
6
9
12
15
waktu
Grafik tersebut menunjukkan semakin lamanya waktu evaporasi maka suhu
semakin meningkat. Pada awal evaporasi suhu pemasanan adalah 31 °C dan
pada menit ke-15 suhu meningkat hingga 83,5 °C. Suhu meningkat seiring
dengan banyaknya konsentrasi (jumlah) padatan terlarut seperti gula. Hal
tersebut dikarenakan air yang terikat di dalam gula sulit diuapkan dan
membutuhkan suhu yang lebih tinggi untuk menguapkannya (Meikapasa dan I.
Gusti, 2016).
Grafik larutan gula 40%
Suhu vs Waktu Gula 40%
100
suhu
80
60
40
20
0
0
3
6
9
12
15
waktu
Grafik tersebut menunjukkan semakin lamanya waktu evaporasi maka suhu
semakin meningkat. Pada awal evaporasi suhu pemasanan adalah 25 °C dan
pada menit ke-15 suhu meningkat hingga 89 °C. Suhu meningkat seiring dengan
banyaknya konsentrasi (jumlah) padatan terlarut seperti gula. Hal tersebut
dikarenakan air yang terikat di dalam gula sulit diuapkan dan membutuhkan suhu
yang lebih tinggi untuk menguapkannya (Meikapasa dan I. Gusti, 2016).
Grafik larutan gula 50%
Suhu vs Waktu Gula 50%
100
suhu
80
60
40
20
0
0
3
6
9
12
15
waktu
Grafik tersebut menunjukkan semakin lamanya waktu evaporasi maka suhu
semakin meningkat. Pada awal evaporasi suhu pemasanan adalah 28 °C dan
pada menit ke-15 suhu meningkat hingga 97 °C. Suhu meningkat seiring dengan
banyaknya konsentrasi (jumlah) padatan terlarut seperti gula. Hal tersebut
dikarenakan air yang terikat di dalam gula sulit diuapkan dan membutuhkan suhu
yang lebih tinggi untuk menguapkannya (Meikapasa dan I. Gusti, 2016).
6. Buatlah grafik hubungan massa (y) dan suhu (x) dengan hasil terbaik!
Grafik larutan gula 50%
Massa
Massa vs Suhu Gula 50%
600
500
400
300
200
100
0
36
80
83
84
85
86
Suhu
Grafik menunjukkan adanya penurunan massa seiring meningkatnya suhu.
Pada larutan gula dengan konsentrasi 50% kenaikan suhu sebesar 50 °C dari
suhu 36 °C menjadi 86 °C dan pengurangan massa sebesar 225 gram dari 533
menjadi 308. Larutan gula dengan konsentrasi 50 % memiliki pengurangan
massa terbesar dan peningkatan suhu terkecil. Menurut Zuhrina (2006), dalam
evaporasi, zat cair pekat itulah yang merupakan produk yang berharga dan
uapnya biasanya dikondensasikan dan dibuang. Beberapa bahan makanan dapat
rusak bila dipanaskan pada suhu tinggi dengan waktu yang lama. Maka
dibutuhkan waktu yang singkat saja. Dalam mengkonsentrasikan bahan-bahan
seperti itu diperlukan teknik khusus untuk mengurangi suhu zat cair dan
menurunkan waktu pemanasan. Pada larutan gula, jika terlalu lama dipanaskan
dengan suhu tinggi akan menyebabkan timbulnya karamelisasi dan warna
larutan akan berubah menjadi kecoklatan.
7. Bandingkan rasio jumlah air yang diuapkan per waktu pada metode
atmosferik dan metode vakum?
Pada evaporasi vakum, sirup 13% memiliki jumlah air teruapkan per waktu
sebesar 41,5, larutan gula 50% sebesar 7,56, larutan gula 40% sebesar 41,8, dan
larutan gula 30% sebesar 30%. Proses evaporasi menggunakan evaporator
vakum (falling film evaporator) memiliki suhu dan tekanan yang lebih rendah
daripada evaporasi atmosferik namun memiliki waktu yang dibutuhkan untuk
menguapkan lebih singkat. Dibandingkan dengan evaporasi atmosferik,
evaporasi vakum memiliki jumlah air teruapkan per waktu lebih tinggi. Evaporasi
atmosferik pada sirup, jumlah air yang teruapkan per waktu sebesar 14,47, pada
larutan gula 50% sebesar 15, pada larutan gula 40% sebesar 13, dan pada
larutan gula 30% sebesar 13,37. Laju penguapan dipengaruhi oleh kadar air
larutan dimana semakin rendah kadar air maka larutan menjadi semakin pekat
sehingga laju penguapan akan semakin menurun, karena sukar untuk terbentuk
uap (Jamaluddin, 2011). Maka semakin pekat suatu konsentrasi larutan, rasio
jumlah air yang diuapkan per menit akan semakin sedikit. Berkurangnya suhu
didih larutan pada evaporator vakum menyebabkan beda suhu antara uap dan
larutan yang mendidih itu meningkat, dengan demikian laju perpindahan kalor di
da1am evaporator itu meningkat pula. Sehingga air yang teruapkan lebih
banyak. Suhu larutan dapat dijaga rendah dengan mengoperasikan unit dalam
vakum tinggi. Dengan sekali lewatan cepat melalui tabung-tabung evaporator
(falling film evaporator), cairan pekat itu hanya sebentar saja berada dalam suhu
didihnya, dan dapat didinginkan dengan cepat begitu keluar dari evaporator
(Zuhriha, 2006).
KESIMPULAN
Prinsip evaporasi yaitu selama proses evaporasi, terjadi penambahan kalor
pada larutan untuk menguapkan sebagian pelarut sehingga kadar air menurun
dan larutan semakin pekat. Tujuan dari proses evaporasi yaitu untuk
mengawetkan bahan pangan dimana evaporasi akan menurunkan Aw dengan
meningkatkan bahan padat sehingga mikroba pembusuk tidak dapat tumbuh
dengan baik pada Aw yang rendah, mengurangi kadar air awal suatu bahan cair
sebelum dilakukan proses pengolahan selanjutnya misalnya sebelum dilakukan
pengeringan dan kristalisasi, mengurangi volume produk sehingga dapat
mengurangi biaya penyimpanan, pengangkutan, dan pengemasan, untuk
diversifikasi produk, dan untuk pemekatan larutan. Faktor-faktor yang dapat
mempengaruhi evaporasi adalah suhu dan tekanan, lama evaporasi, luas
permukaan, jenis bahan dan viskositas, dan adanya kerak.
Pada evaporasi metode vakum, perbandingan konsentrasi produk yaitu pada
sirup 13% memiliki padatan 0,996, larutan gula 50% memiliki padatan 0,53,
larutan gula 40% memiliki padatan 1,89, dan larutan gula 30% memiliki padatan
1,075. Konsentrasi yang tinggi memiliki padatan yang lebih sedikit daripada
larrutan dengan konsentrasi rendah. Total padatan menunjukkan jumlah padatan
yang teruapkan. Perbandingan waktu untuk memekatkan yaitu pada sirup
membutuhkan waktu 10,43 menit untuk menguapkan sebanyak 433 gram, pada
larutan gula 50% membutuhkan waktu 4,5 menit untuk menguapkan sebanyak
34 gram, pada larutan gula 40% membutuhkan waktu 10,29 menit untuk
menguapkan sebanyak 431 gram, pada larutan gula 30% membutuhkan waktu
14,20 menit untuk menguapkan sebanyak 385 gram. Dapat diketahui bahwa
semakin lama waktu, jumlah air yang teruapkan semakin banyak dan viskositas
bahan semakin meningkat seiring banyaknya jumlah air yang teruapkan.
Pengaruh konsentrasi awal terhadap waktu yaitu pada sirup dengan konsentrasi
13% diuapkan menjadi konsentrasi 99,6% membutuhkan waktu 10,43 menit,
larutan gula 50% menjadi konsentrasi 53% membutuhkan waktu 4,5 menit, pada
larutan gula 40% menjadi konsentrasi 189% membutuhkan waktu 10,29 menit,
dan larutan gula 30% menjadi 107,5% membutuhkan waktu 14,20 menit. Dapat
diketahui bahwa semakin lama waktu, konsentrasi larutan juga semakin
meningkat karena jumlah air yang diuapkan semakin banyak.
Pada evaporasi metode atmosferik, perbandingan konsentrasi (padatan)
produk yang diperoleh pada setiap sampel yaitu pada sampel sirup 13 %
memiliki padatan setelah diuapkan yaitu 0,23, larutan gula 50% memiliki
padatan sebesar 0,86, larutan gula dengan konsentrasi 40% memiliki padatan
sebesar 0,63 dan larutan gula 30% memiliki padatan sebesar 0,505. Berdasarkan
percobaan, semakin tinggi konsentrasi maka jumlah padatan yang dihasilkan
semakin tinggi. Grafik hubungan massa (y) larutan dan waktu (x) evaporasi
menunjukkan adanya penurunan massa secara bertahap seiring semakin
lamanya waktu. Penurunan massa tersebut terjadi karena adanya fenomena
perpindahan panas dan perpindahan massa. Pada grafik tersebut grafik
hubungan suhu evaporasi (y) dan waktu evaporasi (x) menunjukkan semakin
lamanya waktu evaporasi maka suhu semakin meningkat. Suhu meningkat
seiring dengan banyaknya konsentrasi (jumlah) padatan terlarut seperti gula.
Pada grafik hubungan massa larutan (y) dan suhu evaporasi (x) menunjukkan
adanya penurunan massa seiring meningkatnya suhu. Grafik hubungan massa
larutan (y) terhadap suhu evaporasi (x) didapat hasil terbaik yaitu larutan gula
dengan konsentrasi 50% yang memiliki pengurangan massa terbesar dan
peningkatan suhu terkecil. Dibandingkan dengan evaporasi atmosferik, evaporasi
vakum memiliki jumlah air teruapkan per waktu lebih tinggi.
PENILAIAN
Rubrik Penilaian Keaktifan Praktikan :
Nilai
Sangat
N
KOMPETENSI
Maksim
Baik
O
al
(100%)
1. Mampu
15
melakukan
persiapan bahan
yang akan
dilakukan proses
evaporasi
2. Mampu
25
melakukan
proses evaporasi
vakum pada
bahan pangan
3. Mampu
25
melakukan
proses evaporasi
atmosferik pada
bahan pangan
4. Mampu
35
melakukan
analisis waktu
proses evaporasi
dengan jenis dan
konsentrasi
bahan yang
diproses
TOTAL NILAI
Jenis Penilaian
Diagram Alir
Data Hasil Pengamatan
Pembahasan laporan
Kesimpulan
TOTAL
Baik
(75%)
Nilai
Maksim
al
10
10
70
10
100
Cuku
p
(50%)
Nilai yang
diperoleh
Kuran
g
(25%)
JUMLA
H
DAFTAR PUSTAKA
Botani, Fauzi. 2008. Pengaruh Suhu Evaporasi Terhadap Kualitas dan Nilai
Organoleptik Susu Kental Manis. Padang: Universitas Andalas
Effendi, Mas’ud. 2015. Satuan Operasi dan Proses Evaporasi. Malang: Universitas
Brawijaya
Krisnawan, Budi. 2013. Perencanaan Instalasi Air Conditioning di Ruang
Pengajaran Umum PSD III Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas
Diponegoro Semarang. Semarang: Universitas Diponegoro
Nisa, Khairun. 2006. Evaporator Prinsip Kerja dan Peralatan. Yogyakarta:
Universitas Gadjah Mada
DAFTAR PUSTAKA TAMBAHAN
Elisa. 2009. Evaporator-Dasar Perancangan Alat. Diunduh pada tanggal 10 Mei
2016
[elisa.ugm.ac.id/user/archive/.../0d52442
7701a5b501573d620e05d0b03pdf
Icuk, E. 2006. Evaporator - Prinsip Kerja Dan Peralatan. Surabaya: Universitas
Airlangga
Jamaluddin. 2011. Pengaruh Suhu dan Tekanan Vakum Terhadap Penguapan Air,
Perubahan Volume dan Rasio Densitas Keripik Buah Selama Dalam
Penggorengan Vakum. Jurnal Teknologi Pertanian 12(2)
Joharman, T. 2006. Studi Pengaruh Suhu dan Lama Evaporasi ada Proses
Pemekatan Gelatin. Skripsi. Bogor: Institut Pertanian Bogor
Meikapasa dan I. Gusti. 2016. Karakteristik Total Padatan Terlarut (TPT), Stabilitas
Likopen dan Vitamin C Saus Tomat Pada Berbagai Kombinasi Suhu dan
Waktu Pemasakan. Ganec Swara 10(1)
Triwulandari dan R. Zawawi. 2010. Simulasi Proses Evaporasi Nira Dalam Falling
Film Evaporator Dengan Adanya Aliran Udara. Surabaya: Institut Teknologi
Sepuluh Nopember
Zuhriha. 2006. Proses Evaporasi. USU E-Learning. Medan: Universitas Sumatera
Utara
A. Pre-lab
1. Apa yang dimaksud dengan evaporasi? Jelaskan pula tujuan evaporasi!
Penguapan atau evaporasi adalah suatu bentuk proses yang menggunakan
panas untuk menurunkan kandungan air dari bahan pangan yang
berbentuk cairan. Dalam proses ini sebagian air akan diuapkan sehingga
akan diperoleh suatu bentuk yang kental yang disebut konsentrat. Proses
evaporasi merupakan proses yang melibatkan pindah panas dan pindah
massa secara simultan. Penguapan terjadi karena cairan mendidih dan
berlangsung perubahan fase dari cair menjadi uap. Proses pindah panas
dan pindah masa yang efektif akan meningkatkankecepatan evaporasi
(Botani, 2008). Botani (2008), menuturkan aplikasi utama proses evaporasi
dalam industri pangan dilakukannya bertujuan untuk pengentalan awal
suatu bahan cair sebelum dilakukan proses pengolahanselanjutnya,
misalnya sebelum dilakukan spray drying, drum drying, dan kristalisasi,
mengurangi volume cairan untuk mengurangi biaya penyimpanan,
pengangkutan dan pengemasan, menurunkan Aw (Activity Water) dengan
meningkatkan kandungan bahan padat dalam bahan untuk membantu
pengawetan, misalnya dalam pembuatan susu kental.
2. Berdasarkan tekanan operasinya, ada berapa jenis evaporator? Sebut
dan jelaskan!
Berdasarkan tekanan operasinya, evaporator dibagi menjadi 2 jenis yaitu
evaporator vakum dan evaporator atmosferik. Evaporator vakum
menggunakan pemanasan langsung pada bahan, dengan pengaturan suhu
yang bisa diinginkan. Dan penggunaan vakum menyebabkan kondisi suhu
dalam ruangan vakum menjadi rendah (dibawah 1 atm), sehingga bahan
dalam ruang vakum secara gizi ataupun fisik tidak rusak. Evaporator
atmosferik adalah evaporator yang menggunakan pemanasan dengan
pengaturan suhu pada tekanan atmosfer. Namun kandungan gizi ataupun
fisik berpotensi mengalami kerusakan karena waktu pemanasan pada
tekanan atmosferik lebih lama (Krisnawan, 2013).
3. Tuliskan persamaan neraca massa single effect evaporator!
Effendi (2015), menuturkan persamaan neraca massa single effect
evaporator:
F=V+P
F . xf = P . xp
Keterangan: F = massa umpan xf = fraksi zat padat dalam umpan xp =
fraksi zat padat dalam produk V = massa uap air P = massa produk
Lembar Kerja Praktikum Teknologi Pengolahan Pangan
B. Tinjauan Pustaka
1. Falling Film Evaporator (Evaporasi Vakum)
Falling film evaporator memiliki prinsip evaporasi vakum dengan tekanan
dibawah 1 atm. Produk dialirkan cairan ke bawah membentuk film disekeliling
dinding dalam pipa. Aliran disebabkan oleh gaya berat dan gesekan upa. Upa
yang terbentuk bergerak kebawah. Aliran memanfaatkan gaya gravitasi. Luas
permukaan pemanasan jauh lebih besar dibandingkan dengan volume cairan
dalam evaporator. Hal ini memungkinkan transfer panas yang cukup dan
perusakan bahan belum banyak terjadi karena waktu tinggal yang kecil.
Kapasitas alat ini tidak bisa divariasi terlalu besar (Nisa, 2006).
2. Evaporasi Atmosferik
Evaporator atmosferik adalah evaporator yang menggunakan pemanasan
dengan pengaturan suhu pada tekanan atmosfer. Namun kandungan gizi ataupun
fisik berpotensi mengalami kerusakan karena waktu pemanasan pada tekanan
atmosferik lebih lama, selain itu pemakaian energy lebih banyak (Krisnawan,
2013). Perlu diperhatikan bahwa titik didih cairan murni dipengaruhi oleh
tekanan. Makin tinggi tekanan, maka titik didih juga semakin tinggi. Titik didih
larutan yang mengandung zat yang sulit menguap akan tergantung pada
tekanan dan kadar zat tersebut. Pada tekanan yang sama, makin tinggi kadar
zat, makin tinggi titik didih Iarutannya (Nisa, 2006).
C. Diagram alir/flowchart
1. Persiapan sampel (larutan gula)
2. Proses evaporasi vakum
3. Proses evaporasi atmosferik
Lembar Kerja Praktikum Teknologi Pengolahan Pangan
D. Tabulasi Data dan Pembahasan Hasil Praktikum
D.1 Pengamatan kuantitatif
D.1.1 Pembuatan larutan gula
larutan awal
konsentrasi
mL
air
larutan awal
(50%)
1500
0
50%
500
0
40%
400
100
30%
300
200
Sirup 13%
100
400
Perhitungan konsentrasi larutan gula:
V1.M1= V2.M2
1. Larutan gula 40%
M1.V1= M2.V2
0,5 x V1 = 0,4 x 500 ml
V1 = 400 ml
2. Larutan gula 30%
M1.V1= M2.V2
0,5 x V1 = 0,3 x 500 ml
V1 = 300 ml
3. Sirup 40%
M1.V1= M2.V2
0,65 x 100 ml = M2 x 500 ml
M2 = 13%
D.1.2 Evaporasi vakum
Data hasil pengamatan
massa
Bahan
awal
Akhir
waktu
(menit)
Sirup
498
65
10,43
larutan gula
50%
564
530
4,5
larutan gula
40%
546
115
10,29
larutan gula
534
30%
Bahan
massa total
149
14,20
Data hasil perhitungan
massa komponen
padatan
Fee
d
(mf)
Air
Uap
Feed
Produk
Uap
Mp.xp
mv.x
v
mf-(mf.xf)
mp(mp.xp)
mv(mv.xv)
Produk
Uap
Feed
Produk
(mp)
(mv)
Mf.xf
Sirup 13%
498
65
433
64,74
64,74
0
433,26
0,26
433
larutan gula
50%
564
530
34
282
280,9
0
282
249,1
34
larutan gula
40%
546
115
431
218,4
217,35
0
327,6
-102,35
431
larutan gula
30%
534
149
385
160,2
160,18
0
373,8
-11,18
385
Perhitungan massa total (contoh):
Massa uap = massa feed-massa produk / Mv=mf-mp
1. Sirup
Xf padatan = 0,13
Mv = Mf – Mp
= 498 – 65
= 433
Mf.Xf = Mv.Xv + Mp.Xp
498 . 0,13 = 433 . 0 + 65 . Xp
Xp =
49 x 0,13
65
= 0,996
Lembar Kerja Praktikum Teknologi Pengolahan Pangan
2. Larutan gula 50%
Xf padatan = 0,5
Mv = Mf – Mp
= 564 – 530
= 34
Mf.Xf = Mv.Xv + Mp.Xp
564 . 0,5 = 0 + 530 . Xp
Xp = 0,53
3. Larutan gula 40%
Xf padatan = 0,4
Mv = Mf – Mp
= 546 – 115
= 431
Mf.Xf = Mv.Xv + Mp.Xp
546 . 0,4 = 431. 0 + 115 . Xp
Xp = 1,89
4. Larutan gula 30%
Xf padatan = 0,3
Mv = Mf – Mp
= 534 – 149
= 385
Mf.Xf = Mv.Xv + Mp.Xp
534 . 0,3 = 0 + 149 . Xp
Xp = 1,075
Neraca Massa
Sampel 1: Sirup 13%
Sirup 13%
Sampel 2: Gula 50%
Gula 50%
Sampel 3: Gula 40%
Gula 40%
Sampel 4: Gula 30%
Gula 30%
Uap
Evaporasi
Sirup pekat
Uap
Evaporasi
Gula pekat
Uap
Evaporasi
Gula pekat
Uap
Evaporasi
Gula pekat
Perhitungan massa komponen air dan padatan (contoh):
Perhitungan jumlah uap air dari setiap sampel yang diuapkan dalam setiap
menitnya:
Sampel Sirup 13%:
Perhitungan komponen air
Feed = Mf – (Mf.Xf)
= 498 – (64,74)
= 433,26
Produk = Mp – (Mp.Xp)
= 65 – (65 x 0,996)
= 0,26
Uap = Mv – (Mv.Xv)
= 433 – (433 x 0)
= 433
Sampel larutan gula 50% :
Perhitungan komponen air
Feed = Mf – (Mf.Xf)
= 564 – (282)
= 282
Produk = Mp – (Mp.Xp)
= 530 – (530 x 0,53)
= 249,1
Uap = Mv – (Mv.Xv)
= 34 – (34 x 0)
=0
Perhitungan
padatan
komponen
Feed = Mf.Xf
= 498 x 0,13
= 64,74
Produk = Mp.Xp
= 65 x 0,996
= 64,74
Uap = Mv.Xv
= 433 x 0
=0
Perhitungan
padatan
Feed = Mf.Xf
= 564 x 0,5
= 282
Produk = Mp.Xp
= 530 x 0,53
= 280,9
Uap = Mv.Xv
= 34 x 0
=0
Sampel larutan gula 40%:
Lembar Kerja Praktikum Teknologi Pengolahan Pangan
komponen
Perhitungan komponen air
Feed = Mf – (Mf.Xf)
= 546 – (218,4)
= 327,6
Produk = Mp – (Mp.Xp)
= 115 – (115 x 1,89)
= -102,35
Uap = Mv – (Mv.Xv)
= 431 – (431 x 0)
=0
Sampel larutan gula 30%:
Perhitungan komponen air
Feed = Mf – (Mf.Xf)
= 534 – (160,2)
= 373,8
Produk = Mp – (Mp.Xp)
= 149 – (149 x 1,075)
= -11,18
Uap = Mv – (Mv.Xv)
= 385 – (385 x 0)
= 385
Perhitungan
padatan
komponen
Feed = Mf.Xf
= 546 x 0,4
= 218,4
Produk = Mp.Xp
= 115 x 1,89
= 217,35
Uap = Mv.Xv
= 431 x 0
=0
Perhitungan
padatan
Feed = Mf.Xf
= 534 x 0,3
= 160,2
Produk = Mp.Xp
= 149 x 1,075
= 160,175
Uap = Mv.Xv
= 385 x 0
=0
Komponen padatan:
mfpadatan=mf.xf=250.0,4=100 gram
mvpadatan=mv.xv=50.0=0
Mf.xf=mv.xv+mp.xp
250.0,4=50.0+200.xp
xp=0,5
mppadatan=mp.xp=200. 0,5=100gram
Komponen air:
Mfair=mftotal-mfpadatan=mf-(mf.xf)=250-100=150gram
Mvair= mvtotal-mvpadatan=50-0=50gram
mpair=mptotal-mppadatan=200-100=100 gram
komponen
Pertanyaan
1. Jelaskan bagaimana menghitung dan menggunakan data massa air dari
sampel yang diuapkan untuk menentukan (melengkapi) neraca massa!
Pada evaporasi atmosferik dilakukan pengukuran suhu dan massa setiap 3
menit sekali. Data yang didapat dari evaporasi atmosferik adalah massa total
yaitu feed (mf) dan produk (mp). Setelah itu dicari massa total uap dengan cara
menghitung selisih dari feed (mf) dan produk (mp). Hal selanjutnya yang
dilakukan adalah dengan mencari konsentrasi dari larutan yang sudah dipekatkan
dengan manggunakan rumus sebagai berikut Mf.xf=mv.xv+mp.xp. Keterangan
dari rumus tersebut adalah:
Mf = massa bahan masuk cair (kg)
XV = komponen padatan uap air
Mv = massa uap air (kg)
(kg)
Mp = massa produk pekat (kg)
Xp =komponen padat pekat (kg)
XF
= komponen padatan bahan
masuk cair (kg)
Dari perhitungan tersebut apabila dimasukan angka dari setiap komponen,
maka akan dihasilkan konsentrasi akhir produk (xp). Dalam perhitungan untuk
mengetahui konsentrasi akhir produk, konsentrasi padatan (xv) dianggap 0 (nol).
Hal tersebut dikarenakan uap tidak memiliki padatan, sehingga konsentrasinya
dianggap 0(nol). Apabila sudah diketahui konsentrasi padatan dari produk akhir,
maka selanjutnya adalah melengkapi tabel yang masih dalam keadaan kosong.
Kemudian mencari massa air dengan menghitung selisih dari massa padatan
total (Mf) dengan massa padatan komponen (mf.xf). Mencari massa uap air
dengan menghitung selisih massa uap total (mv) dan massa uap padatan
(mv.xv). Mencari massa produk dengan menghitung selisih massa produk total
(mp) dan massa produk padatan (mp.xp) (Elisa, 2009).
2. Jelaskan bagaimana perbandingan konsentrasi (padatan) produk yang
diperoleh pada setiap sampel!
Perbandingan setiap sampel yaitu pada sirup 13% memiliki padatan 0,996,
larutan gula 50% memiliki padatan 0,53, larutan gula 40% memiliki padatan
1,89, dan larutan gula 30% memiliki padatan 1,075. Konsentrasi yang tinggi
memiliki padatan yang lebih sedikit daripada larrutan dengan konsentrasi
rendah. Total padatan menunjukkan jumlah padatan yang teruapkan. Menurut
Joharman (2006), semakin tingginya nilai viskositas seiring dengan semakin
tingginya suhu evaporasi dan lama evaporasi juga disebabkan semakin tinggi
suhu evaporasi dan semakin lama evaporasi maka semakin banyak air yang
diuapkan atau semakin rendah kadar air yang dihasilkan. Semakin banyak air
yang diuapkan maka semakin tinggi total padatan yang dihasilkan sehingga
meningkatkan konsentrasi larutan. Semakin tinggi konsentrasi menyebabkan
semakin tinggi viskositas yang dihasilkan. Semakin tinggi konsentrasi
menyebabkan ruang gerak antar molekul semakin sempit. Penyempitan ruang
gerak menyebabkan semakin meningkatnya nilai viskositas.
3. Jelaskan bagaimana perbandingan waktu yang diperlukan untuk memekatkan
setiap sampel hingga proses penguapan selesai!
Pada sirup membutuhkan waktu 10,43 menit untuk menguapkan air sebanyak
433 gram, pada larutan gula 50% membutuhkan waktu 4,5 menit untuk
menguapkan air sebanyak 34 gram, pada larutan gula 40% membutuhkan waktu
Lembar Kerja Praktikum Teknologi Pengolahan Pangan
10,29 menit untuk menguapkan air sebanyak 431 gram, pada larutan gula 30%
membutuhkan waktu 14,20 menit untuk menguapkan air sebanyak 385 gram.
Dapat diketahui bahwa semakin lama waktu, jumlah air yang teruapkan semakin
banyak dan viskositas bahan semakin meningkat seiring banyaknya jumlah air
yang teruapkan. Namun semakin lamanya waktu juga akan berpengaruh pada
kandungan gizi yang sensitif panas. Menurut Icuk (2006), untuk bahan yang
sensitif terhadap panas (mudah rusak pada suhu tinggi), maka suhu evaporasi
diusahakan rendah dengan cara menurunkan tekanan operasi. Disamping itu,
waktu tinggal bahan dalam evaporator dijaga jangan terlalu lama.
4. Jelaskan pengaruh konsentrasi awal terhadap waktu evaporasi!
Pada sirup dengan konsentrasi 13% diuapkan menjadi konsentrasi 99,6%
membutuhkan waktu 10,43 menit, larutan gula 50% menjadi konsentrasi 53%
membutuhkan waktu 4,5 menit, pada larutan gula 40% menjadi konsentrasi
189% membutuhkan waktu 10,29 menit, dan larutan gula 30% menjadi 107,5%
membutuhkan waktu 14,20 menit. Dapat diketahui bahwa semakin lama waktu,
konsentrasi larutan juga semakin meningkat karena jumlah air yang diuapkan
semakin banyak. Menurut Triwulandari dan R. Zawawi (2010) waktu evaporasi
dipengaruhi juga oleh konsentrasi larutan atau banyaknya zat terlarut pada
larutan akan mempengaruhi proses evaporasi. Semakin banyak zat terlarut
dalam larutan, maka semakin banyak material yang harus dipanasi pada saat
proses pemanasan pada dinding sehingga bagian film yang lebih tebal diperoleh
distribusi termperatur yang lebih kecil dab laju aliran yang melambat. Sehingga
waktu ynag ditempuh untuk memekatkan larutan akan lebih lama.
C.1.2. Evaporasi atmosferik
Data hasil pengamatan
massa (gram)
Menit
ke-6
Menit
ke-9
Menit
ke-12
Menit
ke15(akhir
)
484
442
385
330
277
533
513
468
419
361
308
Larutan gula
40%
524
504
467
424
378
329
larutan gula
30%
508
495
451
405
358
302
Bahan
Menit
0(awal)
Menit
ke-3
Sirup
494
larutan gula
50%
Sirup
Berat panci = 177
Menit ke-0 = 671 – 177 = 494
Menit ke-3 = 661 – 177 = 484
Menit ke-6 = 619 – 177 = 442
Menit ke-9 = 562 – 177 = 385
Menit ke-12 = 507 – 177 = 330
Menit ke-15 = 454 – 177 = 277
Larutan gula 40%
Berat panci = 175
Menit ke-0 = 699 – 175 = 524
Menit ke-3 = 679 – 175 = 504
Menit ke-6 = 642 – 175 = 467
Menit ke-9 = 599 – 175 = 424
Menit ke-12 = 553 – 175 = 378
Menit ke-15 = 504 – 175 = 329
Larutan gula 50%
Berat panci = 242
Menit ke-0 = 775 – 242 = 533
Menit ke-3 = 755 – 242 = 513
Menit ke-6 = 710 – 242 = 468
Menit ke-9 = 661 – 242 = 419
Menit ke-12 = 603 – 242 = 361
Menit ke-15 = 550 – 242 = 308
Larutan gula 30%
Berat panci = 240
Menit ke-0 = 748 – 240 = 508
Menit ke-3 = 735 – 240 = 495
Menit ke-6 = 691 – 240 = 451
Menit ke-9 = 645 – 240 = 405
Menit ke-12 = 598 – 240 = 358
Menit ke-15 = 542 – 240 = 302
Lembar Kerja Praktikum Teknologi Pengolahan Pangan
Data hasil perhitungan
massa komponen
massa total
Bahan
Fee
d
Produ
k
padatan
Uap
Feed
(mv)
Mf.xf
Air
Uap
Feed
Produk
Uap
mf-(mf.xf)
Mp.xp
mv.x
v
mp(mp.xp)
mv(mv.xv)
Produ
k
(mf)
(mp)
Sirup
494
277
217
64,2
2
64,22
0
429,78
213,29
217
larutan gula
50%
533
308
225
266,
5
266,5
0
266,5
41,5
225
larutan gula
40%
524
329
195
209,
6
207,2
7
0
314,4
121,73
195
larutan gula
30%
508
302
206
152,
4
152,5
1
0
355,6
149,49
206
Perhitungan massa total (contoh):
Massa uap = massa feed-massa produk / Mv=mf-mp
1. Sirup
Xf padatan = 0,13
Mv = Mf – Mp
= 494 – 277
= 217
Mf.Xf = Mv.Xv + Mp.Xp
494 . 0,13 = 0 + 277 . Xp
Xp = 0,23
Perhitungan
massa
2.
Larutan gula
50%komponen air dan padatan (contoh):
Xf padatan = 0,5
Mv = Mf – Mp
= 533 – 308
= 225
Mf.Xf = Mv.Xv + Mp.Xp
533 . 0,5 = 0 + 308 . Xp
Xp = 0,86
3. Larutan gula 40%
Xf padatan = 0,4
Mv = Mf – Mp
= 524 – 329
= 195
Mf.Xf = Mv.Xv + Mp.Xp
524 . 0,4 = 195 . 0 + 329 . Xp
Xp = 0,63
4. Larutan gula 30%
Xf padatan = 0,3
Mv = Mf – Mp
= 508 – 302
= 385
Mf.Xf = Mv.Xv + Mp.Xp
508 . 0,3 = 0 + 302 . Xp
Xp = 0,505
Neraca massa
Sampel 1: Sirup 13%
Sirup 13%
Sampel 2: Gula 50%
Gula 50%
Sampel 3: Gula 40%
Gula 40%
Sampel 4: Gula 30%
Gula 30%
Uap
Evaporasi
Sirup pekat
Uap
Evaporasi
Gula pekat
Uap
Evaporasi
Gula pekat
Uap
Evaporasi
Lembar Kerja Praktikum Teknologi Pengolahan Pangan
Gula pekat
Perhitungan jumlah uap air dari setiap sampel yang diuapkan dalam setiap
menitnya:
Sampel sirup:
Perhitungan komponen air
Feed = Mf – (Mf.Xf)
= 494 – (494 x 0,13)
= 429,78
Produk = Mp – (Mp.Xp)
= 277 – (277 x 0,23)
= 213,29
Uap = Mv – (Mv.Xv)
= 217 – (217 x 0)
= 217
Perhitungan
padatan
komponen
Feed = Mf.Xf
= 494 x 0,13
= 64,22
Produk = Mp.Xp
= 277 x 0,23
= 64,22
Uap = Mv.Xv
= 217 x 0
=0
Sampel larutan gula 50%:
Perhitungan komponen air
Feed = Mf – (Mf.Xf)
= 533 – (533 x 0,5)
= 266,5
Produk = Mp – (Mp.Xp)
= 308 – (308 x 0,86)
= 41,5
Uap = Mv – (Mv.Xv)
= 225 – (225 x 0)
= 225
Perhitungan
padatan
Feed = Mf.Xf
= 533 x 0,5
= 266,5
Produk = Mp.Xp
= 308 x 0,86
= 266,5
Uap = Mv.Xv
= 225 x 0
=0
Sampel larutan gula 40%:
komponen
Perhitungan komponen air
Feed = Mf – (Mf.Xf)
= 524 – (524 x 0,4)
= 314,4
Produk = Mp – (Mp.Xp)
= 329 – (329 x 0,63)
= 121,73
Uap = Mv – (Mv.Xv)
= 195 – (195 x 0)
= 195
Perhitungan
padatan
Feed = Mf.Xf
= 524 x 0,4
= 209,6
Produk = Mp.Xp
= 329 x 0,63
= 207,27
Uap = Mv.Xv
= 195 x 0
=0
Lembar Kerja Praktikum Teknologi Pengolahan Pangan
komponen
Sampel larutan gula 30% :
Perhitungan komponen air
Feed = Mf – (Mf.Xf)
Perhitungan
padatan
komponen
Feed = Mf.Xf
= 508 – (508 x 0,3)
= 508 x 0,3
= 355,6
= 152,4
Produk = Mp – (Mp.Xp)
= 302 – (302 x 0,505)
Produk = Mp.Xp
= 302 x 0,505
= 149,49
= 152,51
Uap = Mv – (Mv.Xv)
Uap = Mv.Xv
= 206 – (206 x 0)
= 206 x 0
= 206
=0
Komponen padatan:
mfpadatan=mf.xf=250.0,4=100 gram
mvpadatan=mv.xv=50.0=0
Mf.xf=mv.xv+mp.xp
250.0,4=50.0+200.xp
xp=0,5
mppadatan=mp.xp=200. 0,5=100gram
Komponen air:
Mfair=mftotal-mfpadatan=mf-(mf.xf)=250-100=150gram
Mvair= mvtotal-mvpadatan=50-0=50gram
mpair=mptotal-mppadatan=200-100=100 gram
D.1.4. rasio jumlah uap air yang hilang selama evaporasi
Sampel
Evaporasi vakum
v/t (g/mnt)
41,5
7,56
41,8
27,1
Sirup
Larutan gula 50%
Larutan gula 40%
Larutan gula 30%
Perhitungan:
Evaporasi atmosferik
v/t (g/mnt)
14,47
15
13
13,73
Evaporasi vakum:
Rumus:
v
mf −mp
=
=... gr/menit (mf=massa feed/awal. Mp=massa
t
t
produk/akhir, t=waktu evaporasi)
-sampel sirup:
v
t
=
498−65
10,43
= 41,5 g/menit
-sampel Larutan gula 50%
v
t
=
564−530
4,5
= 7,56 g/menit
-sampel Larutan gula 40%
v
t
=
546−115
10,29
= 41,8 g/menit
-sampel Larutan gula 30%
v
t
=
534−149
14,20
= 27,1 g/menit
Evaporasi atmosferik:
Rumus:
v
mf −mp
=
=... gr/menit
t
t
-sampel sirup:
v
t
=
494−277
15
= 14,47 g/menit
-sampel Larutan gula 50%
v
t
=
533−308
15
= 15 g/menit
-sampel Larutan gula 40%
v
t
=
524−329
15
= 13 g/menit
-sampel Larutan gula 30%
v
t
=
508−302
15
= 13,73 g/menit
Lembar Kerja Praktikum Teknologi Pengolahan Pangan
Pertanyaan
1. Jelaskan bagaimana menghitung dan menggunakan data massa air dari
sampel yang diuapkan untuk menentukan (melengkapi) neraca massa!
Pada evaporasi atmosferik dilakukan pengukuran suhu dan massa setiap 3
menit sekali. Data yang didapat dari evaporasi atmosferik adalah massa total
yaitu feed (mf) dan produk (mp). Setelah itu dicari massa total uap dengan cara
menghitung selisih dari feed (mf) dan produk (mp). Hal selanjutnya yang
dilakukan adalah dengan mencari konsentrasi dari larutan yang sudah dipekatkan
dengan manggunakan rumus sebagai berikut Mf.xf=mv.xv+mp.xp. Keterangan
dari rumus tersebut adalah:
Mf = massa bahan masuk cair (kg)
XV = komponen padatan uap air
Mv = massa uap air (kg)
(kg)
Mp = massa produk pekat (kg)
Xp =komponen padat pekat (kg)
XF
= komponen padatan bahan
masuk cair (kg)
Dari perhitungan tersebut apabila dimasukan angka dari setiap komponen, maka
akan dihasilkan konsentrasi akhir produk (xp). Dalam perhitungan untuk
mengetahui konsentrasi akhir produk, konsentrasi padatan (xv) dianggap 0 (nol).
Hal tersebut dikarenakan uap tidak memiliki padatan, sehingga konsentrasinya
dianggap 0(nol). Apabila sudah diketahui konsentrasi padatan dari produk akhir,
maka selanjutnya adalah melengkapi tabel yang masih dalam keadaan kosong.
Kemudian mencari massa air dengan menghitung selisih dari massa padatan
total (Mf) dengan massa padatan komponen (mf.xf). Mencari massa uap air
dengan menghitung selisih massa uap total (mv) dan massa uap padatan
(mv.xv). Mencari massa produk dengan menghitung selisih massa produk total
(mp) dan massa produk padatan (mp.xp) (Elisa, 2009).
2. Jelaskan bagaimana perbandingan konsentrasi (padatan) produk yang
diperoleh pada setiap sampel!
Pada sampel sirup 13 % memiliki padatan setelah diuapkan yaitu 0,23,
larutan gula 50% memiliki padatan sebesar 0,86, larutan gula dengan
konsentrasi 40% memiliki padatan sebesar 0,63 dan larutan gula 30% memiliki
padatan sebesar 0,505. Berdasarkan percobaan, semakin tinggi konsentrasi
maka jumlah padatan yang dihasilkan semakin tinggi. Menurut Icuk (2006),
Tujuan dari evaporasi adalah memekatkan larutan yang mengandung zat yang
sulit menguap (non-volatile solute) dan pelarut yang mudah menguap ( volatile
solvent) dengan cara menguapkan sebagian pelarutnya. Pelarut yang ditemui
dalam sebagian besar sistem larutan adalah air. Kandungan air pada konsentrasi
tinggi lebih sedikit sehingga saat dilakukan pemekatan dengan evaporasi akan
menghasilkan padatan yang lebih banyak. Namun proses sebaiknya dibatasi oleh
kekentalan cairan ataupun kemungkinan terjadinya pengendapan karena larutan
terlalu pekat.
3. Jelaskan bagaimana perbandingan waktu yang diperlukan untuk memekatkan
setiap sampel hingga proses penguapan selesai! (disertai grafik hubungan
massa (y) dan waktu (x))
Pemekatan merupakan proses peningkatan viskositas terhadap larutan.
Larutan akan menjadi semakin pekat seiring lamanya waktu. Sampel dengan
konsentrasi lebih tinggi akan mencapai pemekatan yang lebih tinggi pula namun
suhu yang dibutuhkan (titik didih) untuk memekatkan larutan tersebut lebih
tinggi karena fraksi pelarut yang diambil oleh zat terlarut.
Grafik sirup 13 %
Massa vs Waktu Sirup 13%
600
Massa
500
400
300
200
100
0
0
3
6
9
12
15
Waktu
Pada grafik tersebut menunjukkan adanya penurunan massa secara bertahap
seiring semakin lamanya waktu. Pengukuran massa diukur setiap 3 menit. Massa
awal sirup yaitu 494 gram pada menit ke-0 kemudian pada menit ke-15 massa
sirup menjadi 277 gram. Penurunan massa tersebut terjadi karena adanya
fenomena perpindahan panas dan perpindahan massa. Prinsipnya adalah
menghilangkan massa air (pelarut) dari larutan dengan mendidihkan larutan
didalam evaporator. Tujuannya untuk pemekatan larutan yang terdiri dari zat
terlarut yang tidak mudah menguap dan pelarut yang mudah menguap (Zuhriha,
2006).
Grafik larutan gula 30%
Massa vs Waktu Gula 30%
600
500
Massa
400
300
200
100
0
0
3
6
9
12
15
Waktu
Pada grafik tersebut menunjukkan adanya penurunan massa secara bertahap
seiring semakin lamanya waktu. Pengukuran massa diukur setiap 3 menit. Massa
awal sirup yaitu 508 gram pada menit ke-0 kemudian pada menit ke-15 massa
sirup menjadi 302 gram. Penurunan massa tersebut terjadi karena adanya
fenomena perpindahan panas dan perpindahan massa. Prinsipnya adalah
menghilangkan massa air (pelarut) dari larutan dengan mendidihkan larutan
didalam evaporator. Tujuannya untuk pemekatan larutan yang terdiri dari zat
terlarut yang tidak mudah menguap dan pelarut yang mudah menguap (Zuhriha,
2006).
Grafik larutan gula 40%
Massa vs Waktu Gula 40%
600
500
massa
400
300
200
100
0
0
3
6
9
12
15
waktu
Pada grafik tersebut menunjukkan adanya penurunan massa secara bertahap
seiring semakin lamanya waktu. Pengukuran massa diukur setiap 3 menit. Massa
awal sirup yaitu 524 gram pada menit ke-0 kemudian pada menit ke-15 massa
sirup menjadi 329 gram. Penurunan massa tersebut terjadi karena adanya
fenomena perpindahan panas dan perpindahan massa. Prinsipnya adalah
menghilangkan massa air (pelarut) dari larutan dengan mendidihkan larutan
didalam evaporator. Tujuannya untuk pemekatan larutan yang terdiri dari zat
terlarut yang tidak mudah menguap dan pelarut yang mudah menguap (Zuhriha,
2006).
Grafik larutan gula 50%
Massa vs Waktu Gula 50%
600
500
Massa
400
300
200
100
0
0
3
6
9
12
15
waktu
Pada grafik tersebut menunjukkan adanya penurunan massa secara bertahap
seiring semakin lamanya waktu. Pengukuran massa diukur setiap 3 menit. Massa
awal sirup yaitu 533 gram pada menit ke-0 kemudian pada menit ke-15 massa
sirup menjadi 308 gram. Penurunan massa tersebut terjadi karena adanya
fenomena perpindahan panas dan perpindahan massa. Prinsipnya adalah
menghilangkan massa air (pelarut) dari larutan dengan mendidihkan larutan
didalam evaporator. Tujuannya untuk pemekatan larutan yang terdiri dari zat
terlarut yang tidak mudah menguap dan pelarut yang mudah menguap (Zuhriha,
2006).
4. Jelaskan pengaruh jenis larutan terhadap kenaikan suhu selama proses
evaporasi!
Pada percobaan, pelarut yang digunakan untuk melarutkan gula adalah air.
Larutan yang dipakai memiliki konsentrasi yang berbeda-beda. Semakin banyak
zat terlarut (konsentrasi larutan semakin tinggi) maka suhu yang dibutuhkan
untuk menguapkan larutan semakin tinggi. Menurut Zuhriha (2006), dalam
kebanyakan proses evaporasi, pelarut yang digunakan adalah air. Evaporasi
dilakukan dengan menguapkan sebagian dari pelarut sehingga didapatkan
larutan zat cair pekat yang konsentrasinya lebih tinggi. Walaupun cairan encer
yang diumpankan ke dalam evaporator mungkin cukup encer sehingga beberapa
sifat fisiknya sama dengan air, tetapi jika konsentrasinya meningkat, larutan itu
akan makin bersifat individual. Densitas dan viskositasnya meningkat bersamaan
dengan kandungan zat padatnya, hingga larutan itu menjadi jenuh. Titik didih
larutanpun dapat meningkat dengan sangat cepat bila kandungan zat padatnya
bertambah, sehingga suhu didih larutan jenuh mungkin jauh lebih tinggi dari titik
didih air pada tekanan yang sama.
5. Buatlah grafik hubungan suhu suhu (y) dan waktu (x) pada tiap sampel!
Grafik sirup 13%
Suhu vs Waktu Sirup 13%
120
100
suhu
80
60
40
20
0
0
3
6
9
12
15
waktu
Grafik tersebut menunjukkan semakin lamanya waktu evaporasi maka suhu
semakin meningkat. Pada awal evaporasi suhu pemasanan adalah 28 °C dan
pada menit ke-15 suhu meningkat hingga 97 °C. Suhu meningkat seiring dengan
banyaknya konsentrasi (jumlah) padatan terlarut seperti gula. Hal tersebut
dikarenakan air yang terikat di dalam gula sulit diuapkan dan membutuhkan suhu
yang lebih tinggi untuk menguapkannya (Meikapasa dan I. Gusti, 2016).
Grafik larutan gula 30%
suhu
Suhu vs Waktu Gula 30%
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
0
3
6
9
12
15
waktu
Grafik tersebut menunjukkan semakin lamanya waktu evaporasi maka suhu
semakin meningkat. Pada awal evaporasi suhu pemasanan adalah 31 °C dan
pada menit ke-15 suhu meningkat hingga 83,5 °C. Suhu meningkat seiring
dengan banyaknya konsentrasi (jumlah) padatan terlarut seperti gula. Hal
tersebut dikarenakan air yang terikat di dalam gula sulit diuapkan dan
membutuhkan suhu yang lebih tinggi untuk menguapkannya (Meikapasa dan I.
Gusti, 2016).
Grafik larutan gula 40%
Suhu vs Waktu Gula 40%
100
suhu
80
60
40
20
0
0
3
6
9
12
15
waktu
Grafik tersebut menunjukkan semakin lamanya waktu evaporasi maka suhu
semakin meningkat. Pada awal evaporasi suhu pemasanan adalah 25 °C dan
pada menit ke-15 suhu meningkat hingga 89 °C. Suhu meningkat seiring dengan
banyaknya konsentrasi (jumlah) padatan terlarut seperti gula. Hal tersebut
dikarenakan air yang terikat di dalam gula sulit diuapkan dan membutuhkan suhu
yang lebih tinggi untuk menguapkannya (Meikapasa dan I. Gusti, 2016).
Grafik larutan gula 50%
Suhu vs Waktu Gula 50%
100
suhu
80
60
40
20
0
0
3
6
9
12
15
waktu
Grafik tersebut menunjukkan semakin lamanya waktu evaporasi maka suhu
semakin meningkat. Pada awal evaporasi suhu pemasanan adalah 28 °C dan
pada menit ke-15 suhu meningkat hingga 97 °C. Suhu meningkat seiring dengan
banyaknya konsentrasi (jumlah) padatan terlarut seperti gula. Hal tersebut
dikarenakan air yang terikat di dalam gula sulit diuapkan dan membutuhkan suhu
yang lebih tinggi untuk menguapkannya (Meikapasa dan I. Gusti, 2016).
6. Buatlah grafik hubungan massa (y) dan suhu (x) dengan hasil terbaik!
Grafik larutan gula 50%
Massa
Massa vs Suhu Gula 50%
600
500
400
300
200
100
0
36
80
83
84
85
86
Suhu
Grafik menunjukkan adanya penurunan massa seiring meningkatnya suhu.
Pada larutan gula dengan konsentrasi 50% kenaikan suhu sebesar 50 °C dari
suhu 36 °C menjadi 86 °C dan pengurangan massa sebesar 225 gram dari 533
menjadi 308. Larutan gula dengan konsentrasi 50 % memiliki pengurangan
massa terbesar dan peningkatan suhu terkecil. Menurut Zuhrina (2006), dalam
evaporasi, zat cair pekat itulah yang merupakan produk yang berharga dan
uapnya biasanya dikondensasikan dan dibuang. Beberapa bahan makanan dapat
rusak bila dipanaskan pada suhu tinggi dengan waktu yang lama. Maka
dibutuhkan waktu yang singkat saja. Dalam mengkonsentrasikan bahan-bahan
seperti itu diperlukan teknik khusus untuk mengurangi suhu zat cair dan
menurunkan waktu pemanasan. Pada larutan gula, jika terlalu lama dipanaskan
dengan suhu tinggi akan menyebabkan timbulnya karamelisasi dan warna
larutan akan berubah menjadi kecoklatan.
7. Bandingkan rasio jumlah air yang diuapkan per waktu pada metode
atmosferik dan metode vakum?
Pada evaporasi vakum, sirup 13% memiliki jumlah air teruapkan per waktu
sebesar 41,5, larutan gula 50% sebesar 7,56, larutan gula 40% sebesar 41,8, dan
larutan gula 30% sebesar 30%. Proses evaporasi menggunakan evaporator
vakum (falling film evaporator) memiliki suhu dan tekanan yang lebih rendah
daripada evaporasi atmosferik namun memiliki waktu yang dibutuhkan untuk
menguapkan lebih singkat. Dibandingkan dengan evaporasi atmosferik,
evaporasi vakum memiliki jumlah air teruapkan per waktu lebih tinggi. Evaporasi
atmosferik pada sirup, jumlah air yang teruapkan per waktu sebesar 14,47, pada
larutan gula 50% sebesar 15, pada larutan gula 40% sebesar 13, dan pada
larutan gula 30% sebesar 13,37. Laju penguapan dipengaruhi oleh kadar air
larutan dimana semakin rendah kadar air maka larutan menjadi semakin pekat
sehingga laju penguapan akan semakin menurun, karena sukar untuk terbentuk
uap (Jamaluddin, 2011). Maka semakin pekat suatu konsentrasi larutan, rasio
jumlah air yang diuapkan per menit akan semakin sedikit. Berkurangnya suhu
didih larutan pada evaporator vakum menyebabkan beda suhu antara uap dan
larutan yang mendidih itu meningkat, dengan demikian laju perpindahan kalor di
da1am evaporator itu meningkat pula. Sehingga air yang teruapkan lebih
banyak. Suhu larutan dapat dijaga rendah dengan mengoperasikan unit dalam
vakum tinggi. Dengan sekali lewatan cepat melalui tabung-tabung evaporator
(falling film evaporator), cairan pekat itu hanya sebentar saja berada dalam suhu
didihnya, dan dapat didinginkan dengan cepat begitu keluar dari evaporator
(Zuhriha, 2006).
KESIMPULAN
Prinsip evaporasi yaitu selama proses evaporasi, terjadi penambahan kalor
pada larutan untuk menguapkan sebagian pelarut sehingga kadar air menurun
dan larutan semakin pekat. Tujuan dari proses evaporasi yaitu untuk
mengawetkan bahan pangan dimana evaporasi akan menurunkan Aw dengan
meningkatkan bahan padat sehingga mikroba pembusuk tidak dapat tumbuh
dengan baik pada Aw yang rendah, mengurangi kadar air awal suatu bahan cair
sebelum dilakukan proses pengolahan selanjutnya misalnya sebelum dilakukan
pengeringan dan kristalisasi, mengurangi volume produk sehingga dapat
mengurangi biaya penyimpanan, pengangkutan, dan pengemasan, untuk
diversifikasi produk, dan untuk pemekatan larutan. Faktor-faktor yang dapat
mempengaruhi evaporasi adalah suhu dan tekanan, lama evaporasi, luas
permukaan, jenis bahan dan viskositas, dan adanya kerak.
Pada evaporasi metode vakum, perbandingan konsentrasi produk yaitu pada
sirup 13% memiliki padatan 0,996, larutan gula 50% memiliki padatan 0,53,
larutan gula 40% memiliki padatan 1,89, dan larutan gula 30% memiliki padatan
1,075. Konsentrasi yang tinggi memiliki padatan yang lebih sedikit daripada
larrutan dengan konsentrasi rendah. Total padatan menunjukkan jumlah padatan
yang teruapkan. Perbandingan waktu untuk memekatkan yaitu pada sirup
membutuhkan waktu 10,43 menit untuk menguapkan sebanyak 433 gram, pada
larutan gula 50% membutuhkan waktu 4,5 menit untuk menguapkan sebanyak
34 gram, pada larutan gula 40% membutuhkan waktu 10,29 menit untuk
menguapkan sebanyak 431 gram, pada larutan gula 30% membutuhkan waktu
14,20 menit untuk menguapkan sebanyak 385 gram. Dapat diketahui bahwa
semakin lama waktu, jumlah air yang teruapkan semakin banyak dan viskositas
bahan semakin meningkat seiring banyaknya jumlah air yang teruapkan.
Pengaruh konsentrasi awal terhadap waktu yaitu pada sirup dengan konsentrasi
13% diuapkan menjadi konsentrasi 99,6% membutuhkan waktu 10,43 menit,
larutan gula 50% menjadi konsentrasi 53% membutuhkan waktu 4,5 menit, pada
larutan gula 40% menjadi konsentrasi 189% membutuhkan waktu 10,29 menit,
dan larutan gula 30% menjadi 107,5% membutuhkan waktu 14,20 menit. Dapat
diketahui bahwa semakin lama waktu, konsentrasi larutan juga semakin
meningkat karena jumlah air yang diuapkan semakin banyak.
Pada evaporasi metode atmosferik, perbandingan konsentrasi (padatan)
produk yang diperoleh pada setiap sampel yaitu pada sampel sirup 13 %
memiliki padatan setelah diuapkan yaitu 0,23, larutan gula 50% memiliki
padatan sebesar 0,86, larutan gula dengan konsentrasi 40% memiliki padatan
sebesar 0,63 dan larutan gula 30% memiliki padatan sebesar 0,505. Berdasarkan
percobaan, semakin tinggi konsentrasi maka jumlah padatan yang dihasilkan
semakin tinggi. Grafik hubungan massa (y) larutan dan waktu (x) evaporasi
menunjukkan adanya penurunan massa secara bertahap seiring semakin
lamanya waktu. Penurunan massa tersebut terjadi karena adanya fenomena
perpindahan panas dan perpindahan massa. Pada grafik tersebut grafik
hubungan suhu evaporasi (y) dan waktu evaporasi (x) menunjukkan semakin
lamanya waktu evaporasi maka suhu semakin meningkat. Suhu meningkat
seiring dengan banyaknya konsentrasi (jumlah) padatan terlarut seperti gula.
Pada grafik hubungan massa larutan (y) dan suhu evaporasi (x) menunjukkan
adanya penurunan massa seiring meningkatnya suhu. Grafik hubungan massa
larutan (y) terhadap suhu evaporasi (x) didapat hasil terbaik yaitu larutan gula
dengan konsentrasi 50% yang memiliki pengurangan massa terbesar dan
peningkatan suhu terkecil. Dibandingkan dengan evaporasi atmosferik, evaporasi
vakum memiliki jumlah air teruapkan per waktu lebih tinggi.
PENILAIAN
Rubrik Penilaian Keaktifan Praktikan :
Nilai
Sangat
N
KOMPETENSI
Maksim
Baik
O
al
(100%)
1. Mampu
15
melakukan
persiapan bahan
yang akan
dilakukan proses
evaporasi
2. Mampu
25
melakukan
proses evaporasi
vakum pada
bahan pangan
3. Mampu
25
melakukan
proses evaporasi
atmosferik pada
bahan pangan
4. Mampu
35
melakukan
analisis waktu
proses evaporasi
dengan jenis dan
konsentrasi
bahan yang
diproses
TOTAL NILAI
Jenis Penilaian
Diagram Alir
Data Hasil Pengamatan
Pembahasan laporan
Kesimpulan
TOTAL
Baik
(75%)
Nilai
Maksim
al
10
10
70
10
100
Cuku
p
(50%)
Nilai yang
diperoleh
Kuran
g
(25%)
JUMLA
H
DAFTAR PUSTAKA
Botani, Fauzi. 2008. Pengaruh Suhu Evaporasi Terhadap Kualitas dan Nilai
Organoleptik Susu Kental Manis. Padang: Universitas Andalas
Effendi, Mas’ud. 2015. Satuan Operasi dan Proses Evaporasi. Malang: Universitas
Brawijaya
Krisnawan, Budi. 2013. Perencanaan Instalasi Air Conditioning di Ruang
Pengajaran Umum PSD III Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas
Diponegoro Semarang. Semarang: Universitas Diponegoro
Nisa, Khairun. 2006. Evaporator Prinsip Kerja dan Peralatan. Yogyakarta:
Universitas Gadjah Mada
DAFTAR PUSTAKA TAMBAHAN
Elisa. 2009. Evaporator-Dasar Perancangan Alat. Diunduh pada tanggal 10 Mei
2016
[elisa.ugm.ac.id/user/archive/.../0d52442
7701a5b501573d620e05d0b03pdf
Icuk, E. 2006. Evaporator - Prinsip Kerja Dan Peralatan. Surabaya: Universitas
Airlangga
Jamaluddin. 2011. Pengaruh Suhu dan Tekanan Vakum Terhadap Penguapan Air,
Perubahan Volume dan Rasio Densitas Keripik Buah Selama Dalam
Penggorengan Vakum. Jurnal Teknologi Pertanian 12(2)
Joharman, T. 2006. Studi Pengaruh Suhu dan Lama Evaporasi ada Proses
Pemekatan Gelatin. Skripsi. Bogor: Institut Pertanian Bogor
Meikapasa dan I. Gusti. 2016. Karakteristik Total Padatan Terlarut (TPT), Stabilitas
Likopen dan Vitamin C Saus Tomat Pada Berbagai Kombinasi Suhu dan
Waktu Pemasakan. Ganec Swara 10(1)
Triwulandari dan R. Zawawi. 2010. Simulasi Proses Evaporasi Nira Dalam Falling
Film Evaporator Dengan Adanya Aliran Udara. Surabaya: Institut Teknologi
Sepuluh Nopember
Zuhriha. 2006. Proses Evaporasi. USU E-Learning. Medan: Universitas Sumatera
Utara