Laporan Praktikum Kimia Fisika Destilasi Uap Zandhika Alfi Pratama

LABORATORIUM KIMIA FISIKA

Percobaan

: DESTILASI UAP

Kelompok

: XA

Nama 1. 2. 3. 4.

: Davi Khoirun Najib Zandhika Alfi Pratama Rizuana Nadhifatul M. Thea Prastiwi Soedarmodjo

NRP. NRP. NRP. NRP.

2313 030 009 2313 030 035 2313 030 043 2313 030 095

Tanggal Percobaan

: 21 Oktober 2013

Tanggal Penyerahan

: 28 Oktober 2013

Dosen Pembimbing

: Nurlaili Humaidah, S.T., M.T.

Asisten Laboratorium

: Dhaniar Rulandri W.

PROGRAM STUDI D3 TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER SURABAYA 2013

ABSTRAK Tujuan dari percobaan destilasi uap ini adalah untuk mengetahui pengaruh dari uap terhadap titik didih dan juga untuk menghitung densitas dari minyak jahe. Prosedur percobaan destilasi uap adalah sebagai berikut: mempersiapkan perangkat destilasi lengkap kemudian bahan-bahan yang diperlukan untuk destilasi, yaitu rimpang jahe, rimpang jahe yang akan digunakan sebagai bahan percobaan dipotong-potong dan dikeringkan agar mempermudah uap untuk mengekstrak minyak dalam rimpang jahe. Lalu di masukkan ke dalam labu destilat. Selanjutnya mengisi boiler dengan air secukupnya, kemudian menyalakan kompor. Menutup valve yang ada pada boiler saat uap pada panci sudah mengepul. Menyalakan stopwatch sebagai awal mula perhitungan waktu destilasi uap dan hitung dalam kurun waktu selama 120 menit. Mengukur (T) dan tekanan (P) yang ada pada labu destilat. Mencatat waktu, tekanan, dan suhu saat destilat pertama kali menetes. Mengamati volume hasil destilasi yang ada pada labu erlenmeyer, sebelum penuh harus diganti dengan labu erlenmeyer yang lain. Mengambil minyak jahe dengan cara menyedot hasil destilasi dengan pipet tetes. Selanjutnya untuk menghitung densitas dari minyak jahe, langkah pertama yang dilakukan adalah menimbang piknometer yang akan diisi minyak jahe pada keadaan kosong terlebih dahulu. Lalu memasukkan minyak jahe pada piknometer berukuran 5 ml, pada percobaan ini didapat destilat sebanyak 81 ml. Menimbang piknometer yang berisi minyak jahe. Menghitung berat (massa) minyak jahe dengan mencari selisih antara berat piknometer yang telah terisi dengan berat piknometer yang kosong. Kemudian prosedur untuk mendapatkan densitas dari minyak jahe adalah hasil pembagian dari berat (m) dari minyak jahe dengan volume (v) minyak jahe. Hasil dari destilasi minyak jahe tersebut adalah destilat pertama keluar pada menit kedua dengan suhu 95°C dan tekanan 400 mbar sedangkan suhu konstan pada 97°C dan tekanan 560 mbar. Destilat berupa air dan minyak yang dapat dihitung melalui volume dan berat/massa dari minyak jahe, menurut teori minyak atsiri yang didapat sebesar 1,7% sampai 3,8% dari berat kering, namun percobaan yang kami lakukan tidak menghasilkan minyak. Ini dikarenakan titik didih dari jahe untuk mendapatkan minyak atsirinya melebihi 100°C, sedangkan titik didih alat destilasi uap yang kami gunakan suhu maksimalnya adalah 100°C. Oleh karena itu, kami memeras jahe yang kami gunakan sebanyak 250 gram dan mendapatkan destilat sebanyak 81mL. Densitas dari minyak jahe setelah dihitung sebesar 0,9 gram/ml. Kata Kunci : destilasi, minyak atsiri, titik didih

i

DAFTAR ISI

ABSTRAK .......................................................................................................................... i DAFTAR ISI ....................................................................................................................... ii DAFTAR GAMBAR........................................................................................................... iii DAFTAR TABEL .............................................................................................................. iv BAB I PENDAHULUAN I.1 Latar Belakang ....................................................................................................... I-1 I.2 Perumusan Masalah ............................................................................................... I-2 I.3 Tujuan Percobaan ................................................................................................... I-2 BAB II TINJAUAN PUSTAKA II.1 Dasar Teori ............................................................................................................ II-1 BAB III METODOLOGI PERCOBAAN III.1 Variabel Percobaan ............................................................................................... III-1 III.2 Bahan yang Digunakan......................................................................................... III-1 III.3 Alat yang Digunakan ............................................................................................ III-1 III.4 Prosedur Percobaan .............................................................................................. III-1 III.5 Diagram Alir Percobaan ....................................................................................... III-3 III.6 Gambar Alat Percobaan ........................................................................................ III-5 BAB IV HASIL PERCOBAAN DAN PERHITUNGAN IV.1 Hasil Percobaan .................................................................................................... IV-1 IV.2 Pembahasan .......................................................................................................... IV-1 BAB V KESIMPULAN ...................................................................................................... V-1 DAFTAR PUSTAKA ......................................................................................................... v DAFTAR NOTASI ............................................................................................................. vi APPENDIKS ....................................................................................................................... vii LAMPIRAN : Laporan Sementara Fotokopi Literatur Lembar Revisi

ii

DAFTAR GAMBAR

Gambar II.1 Rangkaian Alat Destilasi Uap .......................................................................II-7 Gambar II.2 Tekanan Uap Cairan A dalam Diagram ........................................................ II-13 Gambar II.3 Tekanan Uap Cairan B dalam Diagram ........................................................ II-13 Gambar II.4 Tekanan Uap Total dari Cairan A dan B....................................................... II-14 Gambar II.5 Grafik Kemungkinan Keadaan Pereaksi dan Hasil Reaksi pada saat Tercapai Keadaan Setimbang .......................................................................II-15 Gambar II.6 Sistem Pada Tipe I ........................................................................................ II-17 Gambar II.7 Sistem Pada Tipe II ....................................................................................... II-18 Gambar II.8 Sistem Pada Tipe III...................................................................................... II-19 Gambar III.6 Gambar Alat Percobaan .................................................................................III-5

iii

DAFTAR TABEL

Tabel IV.1.1 Hasil Pengamatan Destilat pada Tetes Pertama ............................................. IV-1 Tabel IV.1.2 Hasil Percobaan Destilasi Uap pada Rimpang Jahe Kering 250 gram .......... IV-1

iv

BAB I PENDAHULUAN I.1 Latar Belakang Di alam banyak tumbuhan yang mengandung minyak kotor yang memiliki titik didih yang tinggi pada campuran yang kaya akan bahan organik. Sebagian dari campuran itu memiliki kegunaan yang penting sebagai obat pada bidang kedokteran, parfum, penyedap rasa, dan lain-lain. Contohnya adalah anti malaria dari pohon kina yang diperoleh dari penyulingan pohon-pohon kina, geraniol dari bunga mawar, serta vanillin dari kelopak polong vanili, pada percobaan ini, akan dilakukan penyulingan terhadap minyak kotor dengan suatu teknik yang dikenal sebagai destilasi uap. Destilasi atau penyulingan adalah suatu metode pemisahan bahan kimia berdasarkan perbedaan kerapatan atau kemudahan menguap (volatilitas) bahan. Dalam penyulingan, campuran zat didihkan sehingga menguap dan uap ini kemudian didinginkan kembali dalam bentuk cairan. Zat yang memiliki titik didih lebih rendah akan menguap lebih dulu. Dalam percobaan ini akan digunakan destilasi uap dalam pemisahan minyak atsiri dari jahe. Pada destilasi uap, suatu larutan tak dapat bercampur homogen yang salah satu komponennya adalah air, akan di destilasi pada suatu temperatur yang lebih rendah dari titik komponen masing-masing yang terkandung dalam campuran. Inilah sebabnya total uap air (Ptot) dari suatu larutan tak dapat bercampur. Ptot adalah penjumlahan tekanan uap dari individu/komponen masing-masing dalam keadaan murni.Ptot tekanan udara masing-masing komponen akan sama dengan tekanan atmosfer adalah ketika campuran mendidih. Karena pada saat itu, kotoran minyak berbentuk cairan dimungkinkan telah terdekomposisi/terpisah ketika dilakukan pemanasan pada temperatur tinggi. Destilasi dengan uap adalah suatu teknik yang menguntungkan untuk memisahkan komponenkomponen di dalam minyak kotor yang tidak dapat bercampur satu sama lain yaitu dengan menggunakan air yang mendidih di bawah 100°C. Di dalam proses pemisahan ini dapat terjadi dari fakta bahwa eugenol merupakan suatu campuran phenol, dengan asam lemah. Sedangkan eugenol asam cuka dan caryolhyllene adalah netral. Struktur dari ketiga senyawa yang mungkin terkandung dalam minyak pada jahe. Destilasi banyak digunakan dalam industri maupun laboratorium. Tujuannya yaitu untuk menentukan zat organik yang mempunyai titik didih tinggi atau mudah terurai pada titik didih normalnya. Contohnya, yaitu air raksa dengan air, anilin dengan air, karbon disulfida dengan air, dan sebagainya. Dimana titk didih yang lebih rendah akan mudah I-1

I-2 Bab I Pendahuluan menguap dan berada di atas (vapor) dan titik didih yang lebih tinggi berada di bawah (bottom).

I.2 Rumusan Masalah 1. Bagaimana pengaruh uap terhadap titik didih minyak rimpang jahe dengan menggunakan destilasi uap? 2. Bagaimana cara mengetahui densitas dari minyak rimpang jahe pada proses destilasi uap?

I.3 Tujuan Percobaan 1. Mempelajari dan mengetahui pengaruh uap terhadap titik didih minyak rimpang jahe dengan menggunakan destilasi uap. 2. Mengetahui jumlah densitas dari minyak rimpang jahe pada proses destilasi uap.

Laboratorium Kimia Fisika Program Studi D3 Teknik Kimia FTI-ITS

BAB II TINJAUAN PUSTAKA II.1 Dasar Teori Sebelum membahas lebih lanjut tentang destilasi, kita akan mencoba menelusuri terlebih dulu sejarah destilasi tersebut. Pertama kali destilasi dikenalkan oleh seorang kimiawan Babilonia di Mesopotamia pada millennium ke-2 sebelum masehi. Namun, untuk industri dibawa oleh kimiawan muslim dalam proses mengisolasi ester untuk membuat parfum. Pada abad ke-8 kimiawan muslim juga berhasil mendapatkan substan kimia yang benar-benar murni melalui proses destilasi. Pada tahun 800-an ahli kimia Persia, Jabir Ibnu Hayam menjadi inspirasi dalam destilasi skala mikro, karena penemuannya di bidang destilasi yang masih dipakai sampai sekarang. Petroleum pertama kali didestilasi oleh kimiawan muslim yang bernama Al-Razi pada abad ke-9, untuk destilasi karosin atau minyak tanah pertama ditemukan oleh Avicenna pada awal abad ke-11 (Addien, 2008). Destilasi adalah suatu proses pemurnian yang didahului dengan penguapan senyawa cair dengan cara memanaskannya, kemudian mengembunkan uap yang terbentuk. Prinsip dasar dari destilasi adalah perbedaan titik didih dari zat-zat cair dalam campuran zat cair tersebut sehingga zat (senyawa) yang memiliki titik didih terendah akan menguap lebih dulu, kemudian apabila didinginkan akan mengembun dan menetes sebagai zat murni (destilat). Destilasi digunakan untuk memurnikan zat cair, yang didasarkan atas perbedaan titik didih cairan. Pada proses ini cairan berubah menjadi uap. Uap ini adalah zat murni. Kemudian uap ini didinginkan pada pendinginan ini, uap mengembun menjadi cairan murni yang disebut destilat (Sinaga, 2010). Perbedaan komposisi antara fase cair dan fase uap merupakan syarat utama agar pemisahan dengan destilasi dapat dilakukan. Apabila komposisi fase uap sama dengan komposisi fase cair, maka pemisahan dengan jalan destilasi tidak dapat dilakukan. Metode ini merupakan termasuk unit operasi kimia jenis perpindahan massa. Penerapan proses ini didasarkan pada teori bahwa pada suatu larutan masing-masing komponen akan menguap pada titik didihnya. Model ideal destilasi didasarkan pada Hukum Raoult dan Hukum Dalton (Addien, 2008). Penguapan dan destilasi umumnya merupakan proses pemisahan satu tahap. Proses ini dapat dilakukan secara tidak kontinu atau kontinu, pada tekanan normal atau vakum. Pada destilasi sederhana, yang paling sering dilakukan adalah operasi tidak II-1

II-2 Bab II Tinjauan Pustaka kontinu. Dalam hal ini campuran yang akan dipisahkan dimasukan dalam penguap (umumnya alat penguap labu) dan dididihkan. Hal khusus dari destilasi sederhana adalah destilasi kukus, destilasi molekuler dan destilasi refluks (Education, 2011). Penguapan yang berlangsung juga tidak dapat dipisahkan oleh air, jika material air tidak dimasukkan kedalam ketel maka suatu kesalahan besar jika menganggap proses hidrodestilasi dapat berlangsung karena air jika dimasukkan kedalam tabung yang dipanaskan pada temperatur tinggi akan menghasilkan uap panas, dan jika air tersebut dicampur dengan senyawa hidro lainnya maka 80% kemungkinan uap yang ada akan menimbulkan bau dari senyawa hidro tersebut (Education, 2011). Minyak Atsiri adalah minyak yang bersifat mudah menguap dengan komposisi dan titik didih yang berbeda beda setiap substitusi yang dapat menguap tentunya dapat menghasilkan bau dan memiliki titik didih tertentu hal ini dipengaruhi oleh suhu (Education, 2011).

Pada campuran dua cairan yang tidak larut, tekanan uap total adalah penjumlahan tekanan uap dari masing – masing komponen dalam keadaan murni. Tekanan uap tersebut tidak tergantung pada perbandingan antar komponen. Tekanan uap total dari campuran dapat menyamai tekanan udara pada suhu yang lebih rendah dari pada suhu yang dicapai sehinggga titik didih campuran selalu lebih rendah dari pada titik didih terendah dari komponen yang membentuknya (Education, 2011). Tekanan uap adalah sebuah ukuran kecenderungan molekul cairan untuk berubah menjadi uap, sehingga merupakan ukuran kemudahan menguap (volatilitas) dari bahan yang bersangkutan. Setiap cairan memiliki tekanan uap yang spesifik (Redian, 2013). Terdapat berbagai macam destilasi, yaitu: 1. Destilasi Sederhana Pada destilasi sederhana, dasar pemisahannya adalah perbedaan titik didih yang jauh atau dengan salah satu komponen bersifat volatil. Jika campuran dipanaskan maka komponen yang titik didihnya lebih rendah akan menguap lebih dulu. Selain perbedaan titik didih, juga perbedaan kevolatilan, yaitu kecenderungan sebuah substansi untuk menjadi gas. Destilasi ini dilakukan pada tekanan atmosfer. Aplikasi destilasi sederhana digunakan untuk memisahkan campuran air dan alkohol. 2. Destilasi Fraksinasi Fungsi destilasi fraknisasi adalah memisahkan komponen-komponen cair, dua atau lebih, dari suatu larutan berdasarkan perbedaan titik didihnya. Destilasi ini juga Laboratorium Kimia Fisika Program Studi D3 Teknik Kimia FTI-ITS

II-3 Bab II Tinjauan Pustaka dapat digunakan untuk campuran dengan perbedaan titik didih kurang dari 20 °C dan bekerja pada tekanan atmosfer atau dengan tekanan rendah. Aplikasi dari destilasi jenis ini digunakan pada industri minyak mentah, untuk memisahkan komponenkomponen dalam minyak mentah. Perbedaan destilasi fraknisasi dan destilasi sederhana adalah adanya kolom fraknisasi. Di kolom ini terjadi pemanasan secara bertahap dengan suhu yang berbeda-beda pada setiap platnya. Pemanasan yang berbeda-beda ini bertujuan untuk pemurnian distilat yang lebih dari plat-plat di bawahnya. Semakin ke atas, semakin tidak volatil cairannya. 3. Destilasi Vakum Destilasi vakum biasanya digunakan jika senyawa yang ingin didestilasi tidak stabil, dengan pengertian dapat terdekomposisi sebelum atau mendekati titik didihnya atau campuran yang memiliki titik didih di atas 150 °C. Metode destilasi ini tidak dapat digunakan pada pelarut dengan titik didih yang rendah jika kondensornya menggunakan air dingin, karena komponen yang menguap tidak dapat dikondensasi oleh air. Untuk mengurangi tekanan digunakan pompa vakum atau aspirator. Aspirator berfungsi sebagai penurun tekanan pada sistem destilasi ini. 4. Destilasi Uap Destilasi uap digunakan untuk memurnikan zat/senyawa cair yang tidak larut dalam air, dan titik didihnya cukup tinggi, sedangkan sebelum zat cair tersebut mencapai titik didihnya, zat cair sudah terurai, teroksidasi atau mengalami reaksi pengubahan (rearranagement), maka zat cair tersebut tidak dapat dimurnikan secara destilasi sederhana atau destilasi bertingkat, melainkan harus didestilasi dengan destilasi uap. Destilasi uap adalah istilah yang secara umum digunakan untuk destilasi campuran air dengan senyawa yang tidak larut dalam air, dengan cara mengalirkan uap air ke dalam campuran sehingga bagian yang dapat menguap berubah menjadi uap pada temperatur yang lebih rendah dari pada dengan pemanasan langsung. Untuk destilasi uap, labu yang berisi senyawa yang akan dimurnikan dihubungkan dengan labu pembangkit uap. Destilasi uap digunakan pada campuran senyawa-senyawa yang memiliki titik didih mencapai 200 °C atau lebih. Destilasi uap dapat menguapkan senyawa-senyawa ini dengan suhu mendekati 100 °C dalam tekanan atmosfer dengan menggunakan uap atau air mendidih. Sifat yang fundamental dari destilasi uap adalah dapat mendestilasi campuran senyawa di bawah titik didih dari masing-masing senyawa campurannya. Selain itu destilasi uap dapat digunakan untuk campuran yang Laboratorium Kimia Fisika Program Studi D3 Teknik Kimia FTI-ITS

II-4 Bab II Tinjauan Pustaka tidak larut dalam air di semua temperatur, tapi dapat didestilasi dengan air. Aplikasi dari destilasi uap adalah untuk mengekstrak beberapa produk alam seperti minyak eucalyptus dari eucalyptus, minyak sitrus dari lemon atau jeruk, dan untuk ekstraksi minyak parfum dari tumbuhan. Campuran dipanaskan melalui uap air yang dialirkan ke dalam campuran dan mungkin ditambah juga dengan pemanasan. Uap dari campuran akan naik ke atas menuju ke kondensor dan akhirnya masuk ke labu distilat (Wikipedia, 2013).

Larutan ideal memiliki tekanan yang uap yang berbanding lurus dengan fraksi molnya dalam larutan untuk seluruh kisaran fraksi mol : Pi = Xi Pi 0 Keterangan : Pi0= Tekanan uap zat murni I Xi = Fraksi mol zat murni I Pi = Tekanan uap parsial larutan (Maron & Lando, 1965)

Dengan Pi 0 adalah tekanan uap (pada suhu tertentu) zat murninya I, Xi adalah fraksi molnya dalam larutan dan Pi adalah tekanan uap parsial diatas larutan. Ini merupakan generalisasi dari Hukum Raoult untuk setiap komponen larutan. Ketika fraksinasi terjadi pada campuran yang tidak saling larut (immiscuble), hal ini sering disebut condistillation. Ketika salah satu zat tersebut berupa air, maka proses ini disebut steam distillation (penyulingan uap). Untuk kondisi dimana suatu bahan tidak saling larut tekanan total dapat dicari dengan Hukum Dalton, yaitu : P = P0A+ P0B Keterangan : P

= Tekanan total

P0A = Tekanan air P0B = Tekanan uap sampel (Maron & Lando, 1965)

Dimana P adalah tekanan total, PoA adalah tekanan air dan PoB tekanan uap dari sampel. PoA dan PoB adalah berkoresponding terhadap temperatur (Maron & Lando, 1965).

Laboratorium Kimia Fisika Program Studi D3 Teknik Kimia FTI-ITS

II-5 Bab II Tinjauan Pustaka Setiap suhu yang mendidih selama campuran dilambangkan dengan T (tekanan uap parsial dari dua konstituen P0a dan P0b sesuai dengan suhu tertentu). Jika kita membiarkan Na’ dan Nb’ menjadi fraksi mol dari kedua konstituen dalam uap maka, P0a = Na’ P dan P0b = Nb’ P Keterangan : P0a = Tekanan air Na’ = Fraksi mol air P0b = Tekanan uap sampel Nb’ = Fraksi mol sampel P

= Tekanan total

(Maron & Lando, 1965)

Perbandingan

tekanan

di

temperatur

T

konstan

tentunya

memiliki

perbandingan mol yang konstan juga. a Na N

Na N

Keterangan : P0a = Tekanan air Na’ = Fraksi mol air P0b = Tekanan uap sampel Nb’ = Fraksi mol sampel (Maron & Lando, 1965)

Karena,

Na

na na n

dan N

n na n

Keterangan : N’a = Fraksi mol air N’b = Fraksi mol sampel na = jumlah mol volume A nb = jumlah mol volume B (Maron & Lando, 1965)

Laboratorium Kimia Fisika Program Studi D3 Teknik Kimia FTI-ITS

II-6 Bab II Tinjauan Pustaka Di mana na dan nb adalah jumlah mol volume A dan B. Maka, a na n Keterangan : P0a = Tekanan air P0b = Tekanan uap sampel na = Jumlah mol volume A nb = Jumlah mol volume B (Maron & Lando, 1965)

Karenanya rasio tekanan dan rasio tekanan parsial pada T adalah konstan, na / nb juga harus konstan. Komposisi uap setiap saat konstan sepanjang kedua cairan tersebut ada. Karena na

a

dan n

dimana Wa adalah massa minyak dan Wb

adalah massa air. Sehingga,

a na n

a a

Keterangan : P0a = Tekanan air P0b = Tekanan uap sampel na = Jumlah mol volume A nb = Jumlah mol volume B Wa = Massa minyak Wb = Massa air Ma = Berat molekul minyak Mb = Berat molekul air (Maron & Lando, 1965)

Sehingga kita dapat mencari Berat Molekul minyak dari rumus : a

a

a

Laboratorium Kimia Fisika Program Studi D3 Teknik Kimia FTI-ITS

II-7 Bab II Tinjauan Pustaka Keterangan : P0a = Tekanan air P0b = Tekanan uap sampel na = Jumlah mol volume A nb = Jumlah mol volume B Wa = Massa minyak Wb = Massa air Ma = Berat molekul minyak Mb = Berat molekul air (Maron & Lando, 1965)

Fraksi mol tidak dimasukkan persamaan karena cairan yang teruap tidak saling mempengaruhi. Seringkali dalam penyulingan dibuat laju alir steam dibuat berlebih agar produk yang dihasilkan lebih besar karena dengan laju alir steam besar diharapkan proses terekstraknya minyak oleh steam semakin besar (Maron & Lando, 1965). Pengatur uap

Panci Air

Kompor gas

Gambar II.1 Rangkaian Alat Destilasi Uap (Rahayu, 2009)

Azeotrop Azeotrop adalah campuran dari dua atau lebih komponen yang memiliki titik didih yang konstan. Azeotrop dapat menjadi gangguan yang menyebabkan hasil destilasi menjadi tidak maksimal. Komposisi dari azeotrop tetap konstan dalam pemberian atau penambahan tekanan. Akan tetapi ketika tekanan total berubah, kedua titik didih dan komposisi dari azeotrop berubah. Sebagai akibatnya, azeotrop bukanlah komponen tetap, Laboratorium Kimia Fisika Program Studi D3 Teknik Kimia FTI-ITS

II-8 Bab II Tinjauan Pustaka yang komposisinya harus selalu konstan dalam interval suhu dan tekanan, tetapi lebih ke campuran yang dihasilkan dari saling memengaruhi dalam kekuatan intramolekuler dalam larutan (Wikipedia, 2013). Azeotrop dapat didestilasi dengan menggunakan tambahan pelarut tertentu, misalnya penambahan benzena atau toluena untuk memisahkan air. Air dan pelarut akan ditangkap oleh penangkap Dean-Stark. Air akan tetap tinggal di dasar penangkap dan pelarut akan kembali ke campuran dan memisahkan air lagi. Campuran azeotrop merupakan penyimpangan dari hukum Raoult (Wikipedia, 2013). Efektifitas Destilasi Secara teori, hasil destilasi dapat mencapai 100% dengan cara menurunkan tekanan hingga 1/10 tekanan atmosfer. Dapat pula dengan menggunakan destilasi azeotrop yang menggunakan penambahan pelarut organik dan dua destilasi tambahan, dan dengan menggunakan penggunaan cornmeal yang dapat menyerap air baik dalam bentuk cair atau uap pada kolom terakhir. Namun, secara praktek tidak ada destilasi yang mencapai 100% (Wikipedia, 2013). Destilasi Skala Industri Umumnya proses destilasi dalam skala industri dilakukan dalam menara, oleh karena itu unit proses dari destilasi ini sering disebut sebagai menara destilasi (MD). Menara destilasi biasanya berukuran 2-5 meter dalam diameter dan tinggi berkisar antara 6-15 meter. Masukan dari menara destilasi biasanya berupa cair jenuh, yaitu cairan yang dengan berkurang tekanan sedikit saja sudah akan terbentuk uap dan memiliki dua arus keluaran, arus yang diatas adalah arus yang lebih volatil (mudah menguap) dan arus bawah yang terdiri dari komponen berat. Menara destilasi terbagi dalam 2 jenis kategori besar, yaitu : 1. Menara Destilasi tipe Stagewise, menara ini terdiri dari banyak piringan yang memungkinkan kesetimbangan terbagi-bagi dalam setiap piringannya, dan 2. Menara Destilasi tipe Continous, yang terdiri dari pengemasan dan kesetimbangan cair-gasnya terjadi di sepanjang kolom menara (Wikipedia, 2013). Jahe (Zingiber officinale Rosc) Jahe merupakan salah satu jenis tanaman rempah-rempah yang ada di Indonesia. Komoditas ini dikenal sejak jaman penjajahan Belanda, konon alasan negeri Belanda datang ke Indonesia karena tanaman jahe. Rimpang jahe banyak dicari karena memiliki

Laboratorium Kimia Fisika Program Studi D3 Teknik Kimia FTI-ITS

II-9 Bab II Tinjauan Pustaka kelebihan dalam hal kesehatan, kesegaran, dan campuran untuk membuat masakan (Kurnianti, 2013).

Indonesia sebagai negara tropis merupakan daerah yang cocok untuk tanaman jahe. Namun, pada kenyataannya tidak mudah untuk mendapatkan jahe dengan kualitas dan kuantitas yang dibutuhkan, baik kebutuhan dalam negeri maupun ekspor (Kurnianti, 2013).

Jahe merupakan tanaman rempah yang dimanfaatkan sebagai minuman atau campuran pada berbagai bahan pangan. Rasa jahe yang pedas bila dibuat minuman dapat memberikan sensasi sebagai pelega dan penyegar tenggorokan, juga dapat memberikan rasa hangat pada tubuh (Kurnianti, 2013). Selain sebagai penyedap makanan dan minuman, rimpang jahe juga berkhasiat sebagai obat-obatan. Dewasa ini jahe banyak dimanfaatkan untuk asupan makanan, industri makanan/minuman, atau bahan obat. Oleh karena itu, rimpang jahe juga banyak dibutuhkan untuk memenuhi kebutuhan tersebut (Kurnianti, 2013). Jahe termasuk kedalam kelas Monocotyledon yaitu tanaman berkeping satu dan famili Zingiberaceae atau famili temu-temuan. Tanaman ini merupakan salah satu jenis tanaman rempah-rempah yang telah lama tumbuh di Indonesia. Bahkan bangsa asing mencoba mencari dan mendatangi negara Indonesia beberapa abad silam karena tanaman ini (Kurnianti, 2013). Nama Zingiber merupakan nama latin yang berasal dari bahasa Sansekerta, yaitu singibera, yang mempunyai makna berbentuk tanduk. Hal itu dikarenakan percabangan rimpang jahe memiliki bentuk yang menyerupai tanduk rusa. Biasanya tanaman ini banyak tumbuh di pekarangan rumah maupun di kebun. Bahkan sekarang tanaman jahe banyak dibudidayakan di daerah tegalan (Kurnianti, 2013). Sejak jaman dahulu, tanaman jahe sudah dikenal dan dibutuhkan banyak orang. Namun sayangnya pada saat itu merka belum mengenal cara budidaya jahe yang baik dan benar sehingga hasil panen waktu itu tidak maksimal. Tanaman jahe diperkirakan berasal dari India dan Cina yang terkenal sebagai negara yang memanfaatkan jahe untuk obatobatan. Bangsa Yunani dan Romawi memperoleh jahe dari para pedagang Arab yang membawa jahe dari India. Sementara itu orang-orang Jamaica mulai mengenal jahe sekitar tahun 1952 yang kemudian dibawa oleh orang-orang Karibia (Kurnianti, 2013). Jahe adalah tanaman rimpang yang sudah sangat dikenal sebagai rempah-rempah dan bahan obat. Rimpang jahe ada yang berbentuk seperti jemari. Adanya rasa pedas Laboratorium Kimia Fisika Program Studi D3 Teknik Kimia FTI-ITS

II-10 Bab II Tinjauan Pustaka yang sangat dominan dalam rimpang jahe disebabkan oleh senyawa keton zingeron. Klasifikasi tanaman jahe digolongkan sebagai berikut. Filum

: Plantae

Divisi

: Spermatophyta

Subdivisi

: Angiospermae

Kelas

: Monocotyledoneae

Ordo

: Zingiberales

Famili

: Zingiberaceae

Genus

: Zingiber

Species

: Zingiber officinale

(Kurnianti, 2013)

Akar tanaman jahe keluar dari garis lingkaran sisik rimpang, berwarna putih sampai cokelat, berbentuk bulat ramping serta berserat. Akar tumbuh mendatar dekat perpukaan tanan dan bercabang. Jahe merupakan tanaman berbatang semu, berbentuk silindris dengan tinggi tanaman berkisar antara 30-100 cm. Tanaman jahe memiliki rimpang berwarna putih, putih kekuningan, dan jingga (Kurnianti, 2013). Daun berpasangan berbentuk menyerupai pedang, dan tersusun berseling-seling secara teratur dengan panjang 15 – 23 cm, lebar 1– 3 cm, dengan panjang tangkai daun berkisar 2–4 mm. Tulang daun tersusun sejajar serta permukaan daun bagian atas berbulu putih. Ujung daun berbentuk runcing yang membulat pada bagian pangkal. Daun terdiri atas upih dan helaian, pada setiap buku terdapat dua daun (Kurnianti, 2013). Bunga tanaman jahe tersusun dalam rangkaian malai atau bulir yang berbentuk silinder seperti jagung. Bunga tersebut tumbuh dari rimpang yang keluar dari permukaan tanah diantara batang tanaman dan terpisah dari batang dan daunnya. Bunga tersebut berbentuk seperti tongkat, tetapi kadang-kadang keluar juga bunga dengan bentuk bulat telur. Panjang malai sekitar 4-7 cm dengan lebar 1,5–2,5 cm. Setiap bunga dilindungi oleh daun pelindung (bractea) berwarna hijau cerah berbentuk bulat telur (ovatus) atau jorong (elliptic). Di dalam daun pelindung terdapat 1-8 bunga jahe yang memiliki mahkota berbentuk tabung dengan helaian agak sempit berwarna kuning kehijauan. Bibir mahkota bunga berwarna ungu gelap dan berbintik-bintik putih kekuningan. Bunga tanaman jahe memiliki benang sari semu (staminodium) yang menyerupai mahkota bunga. Tangkai putiknya berjumlah dua buah dengan kepala sari berwarna ungu berkukuran 9 mm. Kepala putik berada di atas kepala sari sehingga kecil kemungkinan Laboratorium Kimia Fisika Program Studi D3 Teknik Kimia FTI-ITS

II-11 Bab II Tinjauan Pustaka untuk terjadi penyerbukan sendiri. Namun peluang untuk terjadi penyerbukan buatan masih terbuka (Kurnianti, 2013). Secara umum terdapat tiga jenis tanaman jahe yang dapat dibedakan dari aroma, warna, bentuk, dan besar rimpang. Ketiga jenis tanaman jahe tersebut adalah jahe putih besar, jahe putih kecil, dan jahe merah. Jahe putih besar biasa disebut juga dengan jahe gajah atau jahe badak, hal itu dikarenakan jahe putih besar memiliki ukuran rimpang yang lebih besar dengan bentuk yang gemuk. 1. Jahe Putih Besar Jahe putih besar memiliki rimpang yang lebih besar dan gemuk, ruas rimpangnya lebih menggembung dari kedua varietas lainnya. Rimpang jahe ini berwarna putih kekuningan. Jahe putih besar bisa dikonsumsi baik saat berumur muda maupun berumur tua, baik sebagai jahe segar maupun jahe olahan. Rasa rimpang jahe gajah tidak begitu pedas dibanding jahe putih kecil dan jahe merah. Jahe ini memiliki kandungan minyak atsiri sekitar 0,18-1,66% dari berat kering. 2. Jahe Putih Kecil Jahe putih kecil atau disebut juga jahe emprit memiliki ruas kecil dengan warna rimpang putih. Bentuknya agak pipih dan berserat lembut. Saat ini telah diciptakan varietas unggul jahe putih kecil atau jahe emprit, yaitu JPK 3 dan JPK 6 yang mampu berproduksi hingga 16 ton/ha. Jahe ini selalu dipanen setelah berumur tua. Kandungan minyak atsirinya lebih besar dari pada jahe gajah, sehingga rasanya lebih pedas. Jahe ini cocok untuk ramuan obat-obatan dan memiliki kandungan minyak atsiri yang tinggi yaitu 1,7-3,8% berat kering dan kadar oleoresin 2,39-8,87%. 3. Jahe Merah Jahe merah yang memiliki nama latin Zingiber offocinale var. rubrum biasa disebut juga dengan nama jahe sunti. Jahe merah memiliki rasa yang sangat pedas dengan aroma yang sangat tajam sehingga sering dimanfaatkan untuk pembuatan minyak jahe dan bahan obat-obatan. Jahe merah memiliki rimpang yang berwarna kemerahan dan lebih kecil jika dibandingkan dengan jahe putih kecil atau sama dengan jahe kecil dengan serat yang kasar. Jahe ini memiliki kandungan minyak atsiri sekitar 2,58-3,90% dari berat kering. (Kurnianti, 2013)

Kebutuhan permintaan jahe dari Indonesia ke negara pengimpor jahe beberapa tahun terakhir ini cukup meningkat. Volume permintaan dalam negeri juga terus Laboratorium Kimia Fisika Program Studi D3 Teknik Kimia FTI-ITS

II-12 Bab II Tinjauan Pustaka meningkat seiring dengan semakin berkembangnya industri makanan dan minuman yang menggunakan bahan baku jahe. Sayangnya, adanya peningkatan permintaan jahe belum dapat diimbangi dengan peningkatan produksi jahe (Kurnianti, 2013). Adapun negara tujuan jahe dari Indonesia antara lain Jepang, Arab Saudi, serta Malaysia dalam bentuk jahe segar, jahe kering, dan jahe olahan. Komoditas ekspor olahan seperti asinan (jahe putih besar), jahe kering (jahe putih besar, jahe putih kecil, dan jahe merah), maupun minyak atsiri dari jahe putih kecil dan jahe merah (Kurnianti, 2013).

Berdasarkan hal tersebut, jahe layak dijadikan sebagai salah satu komoditas unggulan dalam usaha mengembangan agribisnis dan agroindustri. Selain itu, jahe juga memiliki peluang cukup besar untuk dikembangkan. Hal itu dikarenakan selain iklim, kondisi tanah, dan letak geografis, Indonesia sangat cocok untuk bertanam jahe. Dengan demikian Indonesia bisa menjadi salah satu negara penyuplai jahe terbesar di dunia (Kurnianti, 2013).

Dalam menetukan tekanan uap total pada sebuah diagram tekanan uap suatu campuran cairan, dapat melakukan pemisalan dengan memiliki campuran yang ideal dari dua cairan A dan B. Masing-masing A dan B membuat kontribusi sendiri untuk tekanan uap keseluruhan campuran. Fokuskan pada salah satu cairan, misalnya cairan A. Misalkan fraksi mol A dalam campuran (menjaga suhu konstan) diperbesar menjadi dua kali lipat. Menurut Hukum Raoult, hal tersebut akan menggandakan tekanan uap parsial. Jika fraksi mol diperbesar tiga kali lipat, tekanan uap parsial akan menjadi tiga kali lipat, dan seterusnya. Dengan kata lain, tekanan uap parsial A pada suhu tertentu sebanding dengan fraksi mol-nya. Jika digambar grafik dari tekanan uap parsial A melawan fraksi mol, akan didapatkan garis lurus (Clark, 2005).

Laboratorium Kimia Fisika Program Studi D3 Teknik Kimia FTI-ITS

II-13 Bab II Tinjauan Pustaka

Gambar II.2 Tekanan Uap Cairan A Dalam Diagram

Selanjutnya, melakukan hal yang sama pada cairan B (kecuali bahwa kita akan menggambar alur pada seperangkat sumbu yang sama). Fraksi mol B jatuh sebagai A meningkat sehingga garis akan lereng turun daripada naik. Sebagai fraksi mol B jatuh, tekanan uap akan jatuh pada tingkat yang sama (Clark, 2005).

Gambar II.3 Tekanan Uap Cairan B Dalam Diagram

Dalam diagram diatas menyatakan bahwa tekanan uap murni B lebih tinggi daripada A murni. Itu berarti bahwa molekul harus melepaskan diri lebih mudah dari permukaan B daripada A. B adalah cairan lebih mudah menguap. Untuk mendapatkan tekanan total uap campuran, diperlukan menambah nilai untuk A dan B bersama-sama di setiap komposisi. Efek bersih dari hal tersebut adalah untuk memberikan garis lurus seperti yang ditunjukkan dalam diagram berikutnya (Clark, 2005).

Laboratorium Kimia Fisika Program Studi D3 Teknik Kimia FTI-ITS

II-14 Bab II Tinjauan Pustaka

Gambar II.4 Tekanan Uap Total Dari Cairan A dan B (Clark, 2005)

Keadaan kesetimbangan kimia adalah suatu keadaaan dimana konsentrasi seluruh zat tidak lagi mengalami perubahan, sebab zat-zat diruas kanan terbentuk dan terurai kembali dengan kecepatan yang sama. Keadaan kesetimbangan ini bersifat dinamis, artinya reaksi terus berlangsung dalam dua arah dengan kecepatan yang sama. Pada keadaan kesetimbangan tidak mengalami perubahan secara mikrokopis (perubahan yang dapat diamati atau diukur). Kesetimbangan kimia dibedakan atas kesetimbangan homogen dan kesetimbangan heterogen. Pada kesetimbangan homogen semua zat yang ada dalam sistem kesetimbangan memiliki fase yang sama ada dalam bentuk gas atau larutan. Sedangkan kesetimbangan heterogen semua zat-zat yang ada dalam sistem kesetimbangan memiliki fase yang berbeda dalam bentuk padat-gas atau padat-larutan (Wiguna, 2013).

Pada saat terjadi kesetimbangan, ada beberapa kemungkinan perubahan konsentrasi pada pereaksi dan hasil reaksi.

P+Q

R+S

Keterangan : Belakang panah : Reaktan (yang bereaksi) Depan panah

: Produk (hasil reaksi)

(Oktavia, 2013)

Laboratorium Kimia Fisika Program Studi D3 Teknik Kimia FTI-ITS

II-15 Bab II Tinjauan Pustaka Beberapa kemungkinan yang terjadi pada kesetimbangan seperti di atas, dapat dipelajari pada gambar berikut ini.

Gambar II.5 Grafik Kemungkinan Keadaan Pereaksi dan Hasil Reaksi pada saat Tercapai Keadaan Setimbang (Oktavia, 2013)

Pada gambar diatas, diketahui tiga kemungkinan yang terjadi pada pereaksi dan hasil reaksi saat tercapai keadaan setimbang, yaitu: 1. Konsentrasi hasil reaksi lebih besar daripada konsentrasi pereaksi (Gambar a) 2. Konsentrasi hasil reaksi lebih kecil daripada konsentrasi pereaksi (Gambar b) 3. Konsentrasi hasil reaksi sama dengan konsentrasi pereaksi (Gambar c) Dari Gambar diatas juga terlihat bahwa pada saat setimbang, jumlah pereaksi dan hasil reaksi adalah konstan, sehingga perbandingannya juga konstan (Oktavia, 2013). Kesetimbangan yang terjadi seperti penjelasan di atas, dipengaruhi oleh beberapa faktor. Faktor-faktor yang mempengaruhi kesetimbangan adalah sebagai berikut. 1. Pengaruh konsentrasi Jika konsentrasinya diperbesar pada salah satu zat maka reaksi bergeser dari arah zat tersebut, sedangkan bila konsentrasinya diperkecil maka reaksi akan bergeser ke arah zat tersebut. Lebih tepatnya apabila dalam suatu sistem kesetimbangan ditambahkan lebih banyak reaktan atau produk, reaksi akan bergeser ke sisi lain untuk Laboratorium Kimia Fisika Program Studi D3 Teknik Kimia FTI-ITS

II-16 Bab II Tinjauan Pustaka menghabiskannya. Sebaliknya, jika sebagian reaktan atau produk diambil, reaksi akan bergeser ke sisinya untuk menggantikannya. 2. Pengaruh tekanan Perubahan tekanan hanya berpengaruh pada sistem gas, berdasarkan hukum boyle bila tekanan gas diperbesar maka volumenya diperkecil, sedangkan bila tekanan gas diperkecil maka volume gas diperbesar, berdasarkan persamaan gas ideal PV = nRT bahwa tekanan berbanding lurus dengan jumlah mol gas. Jika mol gas bertambah maka tekanan akan membesar, sebaliknya bila jumlah mol gas berkurang maka tekanan akan menjadi kecil. Dengan demikian jika tekanan diperbesar maka reaksi akan bergeser ke arah jumlah mol gas yang lebih kecil dan juga sebaliknya. Secara umum, meningkatkan tekanan (mengurangi volume ruangan) pada campuran yang setimbang menyebabkan reaksinya bergeser ke sisi yang mengandung jumlah molekul gas yang paling sedikit. Sebaliknya, menurunkan tekanan (memperbesar volume ruangan) pada campuran yang setimbang menyebabkan reaksinya bergeser ke sisi yang mengandung jumlah molekul gas yang paling banyak. Sementara untuk reaksi yang tidak mengalami perubahan jumlah molekul gas (mol reaktan = mol produk), faktor tekanan dan volume tidak mempengaruhi kesetimbangan kimia. 3. Pengaruh Suhu Jika suhu dinaikkan maka reaksi akan bergeser ke arah reaksi endoterm, sedangkan jika suhu diturunkan maka reaksi akan bergeser ke arah eksoterm. Contoh : N2(g) + 3H2(g)

2NH3(g) H= - 92 kJ, bila suhu diubah dari 500° menjadi 1200° maka

kesetimbangan ke arah endoterm atau ke kiri. Secara umum, memanaskan suatu reaksi menyebabkan reaksi tersebut bergeser ke sisi endotermis. Sebaliknya, mendinginkan

campuran

reaksi

menyebabkan kesetimbangan bergeser

ke

sisi eksotermis. 4. Katalis Katalis hanya berfungsi untuk mempercepat tercapainya kesetimbangan kimia. Katalis meningkatkan laju reaksi dengan mengubah mekanisme reaksi agar melewati mekanisme dengan energi aktivasi terendah.

Katalis tidak dapat menggeser

kesetimbangan kimia. Penambahan katalis hanya mempercepat tercapainya keadaan setimbang (Wiguna, 2013).

Laboratorium Kimia Fisika Program Studi D3 Teknik Kimia FTI-ITS

II-17 Bab II Tinjauan Pustaka Diagram Titik Didih Destilasi pada Larutan Biner Pada destilasi terdapat perbedaan titik didih pada larutan yang membuat perbedaan pada hasil yang dicapai ketika fasa cair dan gas (uap). Perbedaan ini secara umum diklasifikasikan menjadi 3 tipe, yaitu : 1. Sistem Tipe I

Gambar II.6 Sistem Pada Tipe I (Maron & Lando, 1965)

Jika kita memanaskan larutan dengan komposisi a, dan tidak mendidih sampai suhu Ta tercapai. Pada suhu ini uap yang datang dari dari a akan memiliki komposisi a'. Karena a' lebih banyak daripada B, sedangkan komposisi residu harus menjadi banyak dalam A. Komposisi baru residu, b, tidak bisa memanaskan namun hingga sampai suhu Tb tercapai, yang lebih tinggi dari Ta. Pada gilirannya uap datang dari dari B akan memiliki komposisi b', dan sekali lagi harus lebih banyak pada B. Akibatnya komposisi residu akan diperkaya dalam A, dan suhu harus naik sebelum residu akan mendidih (Maron & Lando, 1965).

Laboratorium Kimia Fisika Program Studi D3 Teknik Kimia FTI-ITS

II-18 Bab II Tinjauan Pustaka 2. Sistem Tipe II

Gambar II.7 Sistem pada Tipe II (Maron & Lando, 1965)

Jika larutan memiliki komposisi antara A dan C, seperti pada proses destilasi, suhu uap yang ada pada saat mendidih akan lebih tinggi daripada larutan murni a. Jika destilasi dilanjutkan, terdapat pendapat yang sama seperti yang digunakan untuk larutan pada tipe I yang menunjukkan bahwa a pada akhirnya residu murni dari A, yang mendidih pada suhu Ta. Di sisi lain, jika uap dari larutan murni, a', dikondensasikan dan diredestilasi berulang kali, uap dengan komposisi C akhirnya akan diperoleh. Uap tersebut terkondensasi dan ketika didestilasi lagi akan menghasilkan komposisi uap sebagai larutan dan karenanya tidak ada pemisahan lebih lanjut yang mungkin menggunakan destilasi. Akibatnya, setiap campuran yang memiliki komposisi antara A dan C dapat dipisahkan dengan destilasi fraksional hanya menjadi residu murni A dan destilat akhir komposisi C yang tidak murni dapat dikembalikan. Di sisi lain, jika komposisi larutan antara C dan B adalah didestilasi, misalnya b, uap yang datang, b ', akan lebih banyak di A daripada di larutan murni dan karenanya pada destilasi berulang residu akan cenderung ke arah larutan murni B, sedangkan destilat akan cenderung ke arah C. Larutan tersebut pada destilasi kompleks akan menghasilkan larutan murni B di residu dan mendidih konstan pada campuran C dalam destilat. Dengan tidak ada A yang dapat dikembalikan dengan destilasi (Maron & Lando, 1965). Laboratorium Kimia Fisika Program Studi D3 Teknik Kimia FTI-ITS

II-19 Bab II Tinjauan Pustaka 3. Sistem Tipe III

Gambar II.8 Sistem pada Tipe III (Maron & Lando, 1965)

Akan dianalogiskan dengan solusi dari tipe II , dengan pengecualian bahwa residu cenderung ke arah campuran yang mendidih maksimum , sedangkan sulingan cenderung ke arah komponen yang murni. Jika campuran mulai memiliki komposisi antara A dan D , seperti a, uap yang diperoleh pada distilasi, a', akan lebih banyak di A daripada larutan itu sendiri. Oleh karena itu komposisi residu akan bergeser ke arah D dan akhirnya akan mencapai itu . Di sisi lain, akhirnya akan menghasilkan pada destilat A yang murni. Campuran antara D dan B. seperti b , namun akan menghasilkan pada destilasi uap komposisi b ' lebih banyak di B daripada di larutan. Oleh karena itu, sekali lagi lagi residu akan bergeser ke arah D , sementara pada redistillation dari campuran sebagai b akhirnya akan menghasilkan residu komposisi D dan distilat murni B. Oleh karena itu , bahwa setiap sistem biner jenis ini dapat dipisahkan pada distilasi fraksional lengkap menjadi residu komposisi D , konstanta campuran mendidih maksimum , dan destilat baik murni A atau B murni , tergantung pada apakah komposisi awal adalah antara A dan D atau D dan B. tetapi campuran komposisi D tidak dapat dipisahkan lebih lanjut dengan distilasi (Maron & Lando, 1965).

Laboratorium Kimia Fisika Program Studi D3 Teknik Kimia FTI-ITS

BAB III METODOLOGI PERCOBAAN

III.1 Variabel Percobaan 1. Variabel kontrol

: Tekanan udara, suhu, dan waktu pada proses destilasi

2. Variabel terikat

: Kadar minyak dan densitas

3. Variabel bebas

: Potongan rimpang jahe kering

III.2 Bahan yang Digunakan 1. Potongan rimpang jahe kering sebanyak 250 gram 2. Air

III.3 Alat yang Digunakan 1. Erlenmeyer 2. Gelas Ukur 3. Labu destilat 4. Serangkaian destilasi uap : a.

Boiler

b.

Kompor

c.

Kondensor

d.

Kaki tiga

5. Piknometer 6. Pipet tetes 7. Stopwacth 8. Thermometer

III.4 Prosedur percobaan III.4.1 Proses Destilasi Uap 1.

Menyiapkan semua peralatan dan bahan.

2.

Memastikan perangkat destilasi uap terpasang dengan baik.

3.

Menyiapkan sampel yang berupa potongan rimpang jahe kering sebanyak 250 gram dan memasukkannya ke dalam labu destilat.

4.

Mengisi boiler dengan air secukupnya. III-1

III-2 Bab III Metodologi Percobaan

5.

Memanaskan boiler dan menyalakan air pada kondensor.

6.

Menutup valve yang ada pada boiler saat uap pada panci sudah mengepul.

7.

Menyalakan stopwatch sebagai awal mula perhitungan waktu destilasi uap.

8.

Mengukur suhu dan tekanan yang ada pada labu destilat.

9.

Mencatat waktu, tekanan, dan suhu saat destilat pertama kali menetes.

10. Mengamati volume hasil destilasi yang ada pada labu erlenmeyer, sebelum penuh harus diganti dengan labu erlenmeyer yang lain hingga mencapai waktu 120 menit. 11. Mengambil minyak jahe dengan cara menyedot hasil destilasi dengan pipet tetes. 12. Mencatat semua data yang diperlukan dalam analisa, seperti persen minyak yang dihasilkan dalam proses destilasi. 13. Melakukan perhitungan massa jenis minyak jahe.

III.4.2 Menghitung Densitas Minyak Jahe 1. Menimbang piknometer yang akan diisi minyak jahe pada keadaan kosong terlebih dahulu. 2. Memasukkan minyak jahe ke dalam piknometer dan menimbang piknometer yang berisi minyak jahe. 3. Menghitung berat (massa) minyak jahe dengan mencari selisih antara berat piknometer yang telah terisi dengan berat piknometer yang kosong. 4. Selanjutnya, setelah diketahui massanya, bisa diketahui densitasnya menggunakan cara berikut ini :

Keterangan: : massa jenis atau densitas (gram/ml) m

: massa (gram)

V

: Volume (ml)

Laboratorium Kimia Fisika Program Studi D3 Teknik Kimia FTI-ITS

III-3 Bab III Metodologi Percobaan

III.5 Diagram Alir Percobaan III.5.1 Percobaan Destilasi Uap Mulai

Menyiapkan semua peralatan dan bahan.

Memastikan perangkat destilasi uap terpasang dengan baik.

Menyiapkan sampel yang berupa potongan rimpang jahe kering sebanyak 250 gram dan memasukkannya ke dalam labu destilat.

Mengisi boiler dengan air secukupnya.

Memanaskan boiler dan menyalakan air pada kondensor

Menutup valve yang ada pada boiler saat uap pada panci sudah mengepul

Menyalakan stopwatch sebagai awal mula perhitungan waktu destilasi uap

Mengukur suhu dan tekanan yang ada pada labu destilat

Mencatat tekanan dan suhu saat destilat pertama kali menetes

Mengamati volume hasil destilasi yang ada pada labu erlenmeyer, sebelum penuh harus diganti dengan labu erlenmeyer yang lain hingga mencapai waktu 120 menit.

A

Laboratorium Kimia Fisika Program Studi D3 Teknik Kimia FTI-ITS

III-4 Bab III Metodologi Percobaan

A

Mengambil minyak jahe dengan cara menyedot hasil desilasi dengan pipet tetes

Mencatat semua data yang diperlukan dalam analisa, seperti persen minyak yang dihasilkan dalam proses destilasi.

Melakukan perhitungan massa jenis minyak jahe

Selesai III.5.2 Perhitungan Densitas Minyak Jahe Mulai

Menimbang piknometer yang akan diisi minyak jahe pada keadaan kosong terlebih dahulu. Memasukkan minyak jahe ke dalam piknometer dan menimbang piknometer yang berisi minyak jahe.

Menghitung berat minyak jahe dengan mencari selisih antara berat piknometer yang telah terisi dengan berat piknometer yang kosong

Setelah diketahui massanya, bisa diketahui densitasnya menggunakan rumus yang telah ditetapkan

Selesai

Laboratorium Kimia Fisika Program Studi D3 Teknik Kimia FTI-ITS

III-5 Bab III Metodologi Percobaan

III.6 Gambar Alat Percobaan

Erlenmenyer

Gelas Ukur

Labu Destilat

Piknometer

Pipet Tetes

Stopwatch

Thermometer

Manometer

Labu destilat

Boiler Kondensor

Kompor

Erlenmeyer Kaki tiga

Serangkaian alat destilasi uap

Laboratorium Kimia Fisika Program Studi D3 Teknik Kimia FTI-ITS

BAB IV HASIL PERCOBAAN DAN PEMBAHASAN IV.1 Hasil Percobaan Tabel IV.1.1 Hasil Pengamatan Destilat pada Tetes Pertama Tekanan uap

Waktu

Suhu

(mbar)

(menit)

(˚C)

400

2

95

Tabel IV.1.2 Hasil Percobaan Destilasi Uap pada Rimpang Jahe Kering 250 gram Waktu

Tekanan uap

Suhu

Hasil

Volume

Massa

Densitas

(menit)

total

(˚C)

destilat

piknometer/

minyak

(gram/ml)

(ml)

volume

(gram)

(mbar)

minyak (ml) 120

560

97

81

5

4,5

0,9

IV.2 Pembahasan Percobaan destilasi uap minyak jahe bertujuan untuk mempelajari dan mengetahui pengaruh uap terhadap titik didih minyak rimpang jahe dengan menggunakan destilasi uap. Selain itu, juga untuk mengetahui jumlah densitas dari minyak rimpang jahe pada proses destilasi uap. Dalam percobaan ini, kami mendapatkan destilat sebanyak 81 ml dari 250 gram rimpang jahe kering. Namun, destilat yang kami dapatkan bukan berasal dari hasil destilasi yang keluar melewati kondensor. Kami mendapatkan destilat tersebut melalui proses pemerasan rimpang jahe yang terdapat pada labu destilat. Hal tersebut kami lakukan karena destilat yang keluar melalui kondensor dan tertampung dalam labu erlenmeyer hanya berupa air dari hasil pemanasan. Fungsi alat yang sudah menurun menyebabkan proses destilasi berjalan tidak sempurna. Ada kebocoran pada perangkat destilasi uap ini, uap pada proses destilasi yang berubah menjadi air keluar melalui celah tepat dibawah manometer. Minyak jahe pun tertinggal di dalam labu destilat dan tidak dapat naik menuju proses berikutnya. Penyebab lain terjadinya kegagalan pada proses destilasi uap ini adalah titik didih pada alat destilasi uap yang kami gunakan suhu

IV-1

IV-2 BAB IV Hasil dan Pembahasan maksimalnya adalah 100°C, sedangkan titik didih dari jahe untuk mendapatkan minyak atsirinya melebihi 100°C. Prinsip dasar dari destilasi adalah perbedaan titik didih dari zat-zat cair dalam campuran zat cair tersebut sehingga zat (senyawa) yang memiliki titik didih terendah akan menguap lebih dulu, kemudian apabila didinginkan akan mengembun dan menetes sebagai zat murni (destilat) (Sinaga, 2010). Pemisahan senyawa dengan destilasi juga bergantung pada perbedaan tekanan uap senyawa dalam campuran. Tekanan uap campuran diukur sebagai kecenderungan molekul dalam permukaan cairan untuk berubah menjadi uap. Jika suhu dinaikkan, tekanan uap cairan akan naik sampai tekanan uap cairan sama dengan tekanan uap atmosfer. Pada keadaan itu cairan akan mendidih. Suhu pada saat tekanan uap cairan sama dengan tekanan uap atmosfer disebut titik didih. Cairan yang mempunyai tekanan uap yang lebih tinggi pada suhu kamar akan mempunyai titik didih lebih rendah daripada cairan yang tekanan uapnya rendah pada suhu kamar. Apabila tekanan dalam vakum tidak cukup kuat, maka senyawa yang akan didestilasi tidak akan terangkat naik bersama uap air. Tekanan yang ada dalam vakum hanya mampu untuk mengangkat air menuju tabung pendingin dan meninggal zat atau senyawa yang akan didestilasi (Nurhidayati, 2011). Pada percobaan destilasi uap minyak jahe ini didapatkan nilai densitas dari minyak jahe sebesar 0,9 gram/ml. Dari hasil yang diperoleh ini memiliki ketidakcocokan dengan literatur yang ada dimana nilai densitas dari minyak jahe seharusnya berada pada kisaran angka 0,871-0,882 gram/ml (Lentera, 2002). Jadi, dapat disimpulkan bahwa pada percobaan destilasi uap minyak jahe ini terjadi kegagalan diakibatkan beberapa faktor diantaranya bahan utama yaitu jahe tidak dapat diproses menggunakan destilasi uap, alat destilas uap yang ada kurang memadai, temperatur yang seharusnya dicapai tidak dapat tercapai, dan pengaruh tekanan vakum dalam labu destilat yang tidak dapat menguapkan minyak jahe. Sehingga, hasil yang didapatkan berupa destilat sebanyak 81 ml dengan nilai densitas sebesar 0,9 gram/ml masih memiliki kandungan air yang cukup banyak.

Laboratorium Kimia Fisika Program Studi D3 Teknik Kimia FTI-ITS

BAB V KESIMPULAN Dari hasil percobaan distilasi uap tersebut dapat disimpulkan bahwa : 1. Destilasi uap dengan rimpang jahe kering menghasilkan destilat sebanyak 81 ml pada tekanan 560 mbar dan temperatur 97oC dengan variabel waktu selama 120 menit. 2. Pada percobaan destilasi uap minyak jahe didapatkan densitas dari minyak jahe sebesar 0,9 gram/ml. 3. Destilasi uap dengan rimpang jahe kering tidak dapat menghasilkan minyak secara maksimal dikarenakan terhalang oleh kendala teknis serta titik didih jahe yang mencapai lebih dari 1000C tidak sesuai dengan alat destilasi yang suhu maksimumnya hanya mencapai 1000C sehingga minyak yang dihasilkan bercampur dengan air dan uap minyak yang berada dalam labu destilat tidak dapat terangkat menuju kondensor yang mengharuskan kami melakukan pemerasan terhadap rimpang jahe dalam labu destilat untuk mendapatkan 81 ml destilat minyak jahe. 4. Percobaan destilasi uap minyak jahe ini terjadi kegagalan diakibatkan beberapa faktor diantaranya bahan utama yaitu jahe tidak dapat diproses menggunakan destilasi uap, alat destilas uap yang ada kurang memadai, temperatur yang seharusnya dicapai tidak dapat tercapai, serta pengaruh tekanan vakum dalam labu destilat yang tidak dapat menguapkan minyak jahe.

V-1

DAFTAR PUSTAKA Addien. 2008. KIMIA INDUSTRI STEMBAYO: DISTILASI part 1. Diakses di (http://otekastembayo.blogspot.com/2008/12/distilasi-part-1.html) pada tanggal 03 November 2013. Clark, Jim. 2005. Raoult's Law and Ideal Mixtures of Liquids. Diakses di (http://www.chemguide.co.uk/physical/phaseeqia/idealpd.html) pada tanggal 04 November 2013. Education. 2011. EDUCATION: CONTOH LAPORAN DESTILASI (LAB KIMIA DASAR) Free Download Ebook Natural Social Science Marine Medical">EDUCATION: CONTOH LAPORAN DESTILASI (LAB KIMIA DASAR) Free Download Ebook Natural Social

Science

Marine

Medical.

Diakses

di

(http://kuliahitukeren.blogspot.com/2011/05/contoh-laporan-destilasi-lab-kimia.html) pada tanggal 08 November 2013. Kurnianti, Novik. 2013. Mengenal Tanaman Jahe. Diakses di (http://www.tanijogonegoro.com/2013/04/mengenal-tanaman-jahe.html) pada tanggal 27 Oktober 2013. Lentera, Tim. 2002. Khasiat dan Manfaat Jahe Merah Si Rimpang Ajaib. Agromedia Pustaka : Jakarta. Maron, Samuel H. dan Lando, Jerome B. 1965. Fundamentals Of Physical Chemistry. Macmillan Publishing Co., Inc. : New York. Nurhidayati. 2011. Nurhidayati. Diakses di (http://dayzsmileasrainbow.blogspot.com/) pada tanggal 20 November 2013. Oktavia,

Rini.

2013.

Kesetimbangan

Dinamis

|

rini

oktavia.

Diakses

di

(http://rinioktavia19942.wordpress.com/kimia-kelas-xi/semester-i/kesetimbangankimia/kesetimbangan-dinamis/) pada tanggal 08 November 2013. Redian,

Bobby.

2013.

Destilasi

dan

Rektifikasi.doc.

Diakses

(http://www.scribd.com/doc/179476384/DESTILASI-DAN-REKTIFIKASI-doc)

di pada

tanggal 03 November 2013. Rolandy19.

2011.

Macam-macam

Distilasi.

Diakses

di

(http://rolandy19.blogspot.com/2011/02/macam-macam-desilasi_10.html) pada tanggal 28 Oktober 2013. Sinaga, Ghani. 2010. Ghani's Chemistry Blog: Destilasi Uap. Diakses di (http://lifechemicals.blogspot.com/2010/12/destilasi-uap.html) pada tanggal 03 November 2013.

v

Wiguna, Prayoga. 2013. Makalah Kesetimbangan Kimia | Dunia Chayoy. Diakses di (http://chayoy.blogspot.com/2011/04/makalah-kesetimbangan-kimia.html) pada tanggal 08 November 2013. Wikipedia. 2013. Distilasi. Diakses di (http://www.id.wikipedia.org/wiki/Distilasi) pada tanggal 28 Oktober 2013.

v

DAFTAR NOTASI

Simbol

Keterangan

Satuan

V

Volume

Liter

P

Tekanan uap total

Atm

T

Suhu konstan

°C

Massa jenis

Gram/cm3

WA

Berat air

Gram

WB

Berat minyak

Gram

vi

APPENDIKS 1. Menghitung massa jenis minyak pada jahe Massa pikno

= 11,5 gram

Massa total (pikno + minyak)

= 16,0 gram

Massa minyak

= massa total – massa pikno = 16,0 gram – 11,5 gram = 4,5 gram

Volume minyak

= 5 ml =

=

= 0,9 gram/ml 2. Menghitung kadar minyak pada jahe

Kadar Minyak

=

=

= 1,8 %

vii