BAB II LANDASAN TEORI II.1 SUHU DAN ... - USU Repository

BAB II LANDASAN TEORI

II.1 SUHU DAN TEKANAN

II.1.1 Pengertian Suhu

Suhu adalah besaran yang menyatakan derajat panas dingin suatu benda dan alat yang digunakan untuk mengukur suhu adalah termometer. Dalam kehidupan sehari-hari masyarakat untuk mengukur suhu cenderung menggunakan indera peraba. Tetapi dengan adanya perkembangan teknologi maka diciptakanlah termometer untuk mengukur suhu dengan valid

Macam-macam termometer.

Pembuatan termometer pertama kali dipelopori oleh Galileo Galilei (1564 – 1642) pada tahun 1595. Alat tersebut disebut dengan termoskop yang berupa labu kosong yang dilengkapi pipa panjang dengan ujung pipa terbuka. Mula-mula dipanaskan sehingga udara dalam labu mengembang. Ujung pipa yang terbuka kemudian dicelupkan kedalam cairan berwarna. Ketika udara dalam tabu menyusut, zat cair masuk kedalam pipa tetapi tidak sampai labu. Beginilah cara kerja termoskop. Untuk suhu yang berbeda, tinggi kolom zat cair di dalam pipa juga berbeda. Tinggi kolom ini digunakan untuk menentukan suhu. Prinsip kerja termometer buatan Galileo berdasarkan pada perubahan volume gas dalam labu. Tetapi dimasa ini termometer yang sering digunakan terbuat dari bahan cair

Universitas Sumatera Utara

misalnya raksa dan alkhohol. Prinsip yang digunakan adalah pemuaian zat cair ketika terjadi peningkatan suhu benda.

Air raksa digunakan sebagai pengisi termometer karena air raksa mempunyai keunggulan :

1. Air raksa penghantar panas yang baik 2. Pemuaiannya teratur 3. Titik didihnya tinggi 4. Warnanya mengkilap 5. Tidak membasahi dinding

Sedangkan keunggulan alkhohol adalah :

1. titik bekunya rendah 2. harganya murah 3. pemuaiannya 6 kali lebih besar dari pada raksa sehingga pengukuran mudah diamati.

1.Termometer Laboratorium

Termometer ini menggunakan cairan raksa atau alkhohol. Jika cairan bertambah panas maka raksa atau alkhohol akan memuai sehingga skala nya bertambah. Agar termometer sensitif terhadap suhu maka ukuran pipa harus dibuat kecil (pipa kapiler)


dan agar peka terhadap perubahan suhu maka dinding termometer (reservoir) dibuat setipis mungkin dan bila memungkinkan dibuat dari bahan yang konduktor.

2. Termometer Klinis

Termometer ini khusus digunakan untuk mendiaknosa penyakit dan bisanya diisi dengan raksa atau alkhohol. Termometer ini mempunyai lekukan sempit diatas wadahnya yang berfungsi untuk menjaga supaya suhu yang ditunjukkan setelah pengukuran tidak berubah setelah termometer diangkat dari badan pasien. Skala pada termometer ini antara 35°C sampai 42°C.

3. Termometer Ruangan

Termometer ini berfungsi untuk mengukur suhu pada sebuah ruangan. Pada dasarnya termometer ini sama dengan termometer yang lain hanya saja skalanya yang berbeda. Skala termometer ini antara -50°C sampai 50°C

4. Termometer Digital

Karena perkembangan teknologi maka diciptakanlah termometer digital yang prinsip kerjanya sama dengan termometer yang lainnya yaitu pemuaian. Pada termometer digital menggunakan logam sebagai sensor suhunya yang kemudian memuai dan pemuaiannya ini diterjemahkan oleh rangkaian elektronik dan ditampilkan dalam bentuk angka yang langsung bisa dibaca.


5. Termokopel

Merupakan termometer yang menggunakan bahan bimetal sebagai alat pokoknya. Ketika terkena panas maka bimetal akan bengkok ke arah yang koefesiennya lebih kecil. Pemuaian ini kemudian dihubungkan dengan jarum dan menunjukkan angka tertentu. Angka yang ditunjukkan jarum ini menunjukkan suhu benda

Satuan Suhu

Mengacu pada SI, satuan suhu adalah Kelvin (K). Skala-skala lain adalah Celsius, Fahrenheit, dan Reamur.

Pada skala Celsius, 0 °C adalah titik dimana air membeku dan 100 °C adalah titik didih air pada tekanan 1 atmosfer. Skala ini adalah yang paling sering digunakan di dunia. Skala Celsius juga sama dengan Kelvin sehingga cara mengubahnya ke Kelvin cukup ditambahkan 273 (atau 273.15 untuk lebih tepatnya).

Skala Fahrenheit adalah skala umum yang dipakai di Amerika Serikat. Suhu air membeku adalah 32 °F dan titik didih air adalah 212 °F.

Sebagai satuan baku, Kelvin tidak memerlukan tanda derajat dalam penulisannya. Misalnya cukup ditulis suhu 20 K saja, tidak perlu 20° K.


II.1.2 Pengertian Tekanan Tekanan dan Satuannya Ketika objek pembicaraan kita seputar benda padat, akan lebih akrab jika digunakan konsep gaya dan usaha namun ketika kita berhadapan dengan fluida (zat cair dan gas) dan pompa, akan lebih nyaman dengan konsep tekanan dan head. Dalam bab pertama ini akan sedikit diulas besaran fisik yang sangat erat hubungannya dengan pompa dan kompresor yaitu tekanan dan head. Tekanan garis merahnya adalah gaya yakni mewakili suatu dorongan atau tarikan sedangkan head benang merahnya adalah usaha yang sebenarnya mewakili konsep energi. Dalam membicarakan sistem pada umumnya, termasuk pompa dan kompresor, kita akan selalu berkepentingan dengan energi untuk mengetahui kebutuhan tentang hal itu. Ini merupakan konsekuensi dari cara kita memahami sistem yang sedang kita kaji, karena kita tidak dapat dikatakan memahami sistem dengan sesungguhnya (utuh) tanpa dapat menggambarkan sistem itu secara kuantitatif. Demikianlah, maka di sini pun kita akan menghitung-hitung besaran yang terlibat, terutama tekanan dan head.

Konsep Tekanan Tekanan dapat didefinisikan sebagai besarnya gaya (F) tiap satuan luas bidang yang dikenainya (A): P=

F A

Tampak bahwa satuan untuk tekanan adalah satuan gaya dibagi satuan luas. Satuan SI (Satuan Internasional) untuk tekanan adalah Pa (Pascal) turunan dari Newton/m2. Dalam teknik memang lebih banyak digunakan satuan tekanan lain seperti psi


(pound per square inch), bar, atm, ksc (kgf/cm2), ksm (kgf/m2) atau dalam ketinggian kolom zat cair seperti cm Hg. Satuan-Satuan Tekanan Dalam SI satuan tekanan adalah Pascal (Pa) yang merupakan satuan gaya dibagi satuan luas atau Newton/meter2. Jadi massa 1 kg yang bekerja pada satuan luas 1 m2 bertekanan: Satuan tekanan yang lain yang populer dalam teknik adalah bar. Bar ini bisa dikatakan sebagai satuan tekanan untuk mendekati tekanan atmosfir berkaitan dengan Pascal. Satu atmosfir ini sekitar 1,01325.105 atau sekitar 105 Pascal, sehingga 1 bar = 105 Pa. Satuan lain yang juga banyak digunakan adalah kgf/cm2 atau ks c (kg per square cm). Massa 1 kg yang menghasilkan tekanan 9,8 Pa pada permukaan 1 m2 tadi adalah sama dengan 1 kgf/m2 (ksm). P=

F m.g 1.9,8 = = = 9,8 pa A 1 A

Perlu diingat bahwa satuan ksm, ksc dan psi menggunakan massa bukan berat. Jadi 1 psi adalah tekanan yang ditimbulkan oleh (gaya berat dengan) massa 1 lb (pound) dalam bidang kerja seluas (tegak lurus) 1 inci persegi. Dalam notasi biasanya digunakanf (force) untuk membedakan darim (mass) untuk konversi massa ke berat dengan faktor 1. Jadi 1 psi maksudnya adalah 1 lbf/inc2 (pound force per square inch). Demikian pula 1 ksc atau 1 kgf/cm2 adalah tekanan yang ditimbulkan olehmas s a 1 kg dalam luas 1 cm2. Satuan berikutnya adalah mmHg atau Torr yang mengacu pada tekanan atmosfir juga, yaitu 1 atm = 760 mmHg Satuan-satuan tekanan yang lazim digunakan tadi dapat dilihat hubungannya seperti dalam tabel berikut:


Pascal

Bar

Atm

mmH2O

mmHg

psi

1

10-5

9,8692.10-

1,0197.10-

7,5006.10-3

1,4504.10-4

6

1

9,8692.10-

1,0197.104 7,5006.102

1,4504.10

104

1,4224.10

105

1

1

9,8006.104 9,8006.10- 9,6782.101

1,0133.105 1,0133 9,8074

1

1

9,8074.10- 9,6787.105

1,4697.10

1

7,3558.102

1,4225.10-3

1,3595.10

1

1,9339.10-2

3

0,6894.104 0,6894.10- 0,6804.101

1,0332.104 7,6.102

5

1,3333.102 1,3333.10- 1,3158.103

7,3555.102

7,0298.102 5,1079.10

1

1

Tabel 2.1 Satuan-satuan tekanan

II.2 ASAL USUL KELAPA SAWIT Bedasarkan bukti-bukti yang ada, kelapa sawit diperkirakan berasal dari Nigeria, Afrika Barat. Namun ada pula yang menyatakan bahwa tanaman tersebut berasal dari Amerika, yakni dari Brazilia. Zeven menyatakan bahwa tanaman kelapa sawit berasal dari daratan tersier, yang merupakan daratan penghubung yang terletak diantara Afrika dan Amerika. Kedua daratan ini kemudian terpisah oleh lautan


menjadi benua Afrika dan Amerika sehingga tempat asal komoditas kelapa sawit ini tidak lagi dipermasalahkan orang. Kelapa sawit (Elaeis guineesis) saat ini telah berkembang pesat di Asian Tenggara, khususnya Indonesia dan Malaysia, dan justru bukan di Afrika Barat atau Amerika yang dianggap sebagai daerah asal usulnya. Masuknya bibit kelapa sawit ke Indonesia pada tahun 1948. II.3 VARIETAS KELAPA SAWIT Ada beberapa varietas tanaman kelapa sawit yang telah dikenal. Varietasvarietas itu dapat dibedakan berdasarkan tebal tempurung dan daging buah atau berdasarkan warna kulit buahnya. Selain varietas-varietas tersebut, ternyata dikenal juga beberapa varietas unggul yang mempunyai beberapa keistimewaan, antara lain mampu menghasilkan produksi yang lebih baik dibandingkan dengan varietas lain. II.3.1 Pembagian varietas berdasarkan ketebalan tempurung dan daging buah Berdasarkan ketebalan tempurung dan daging buah, dikenal lima varietas kelapa sawit, yaitu : 1. Dura Tempurung cukup tebal antara 2 mm – 8 mm dan tidak terdapat lingkaran sabut pada bagian luar tempurung. Daging buah relatif tipis dengan persentasi daging buah terhadap buah bervariasi antara 35 % – 50 %. Kernel (daging biji) biasanya besar dengan kandungan minyak yang rendah.


Dari empat pohon induk yang tumbuh di Kebun Raya Bogor, varietas ini kemudian menyebar ketempat lain, antara lain ke Negara Timur Jauh. Dalam persilangan, varietas Dura dipakai sebagai pohon induk betina. 2. Psifera Ketebalan tempurung sangat tipis, bahkan hampir tidak ada, tetapi daging buahnya tebal. Persentasi daging buah terhadap buah cukup tinggi, sedangkan daging biji sangat tipis. Jenis psifera tidak dapat diperbanyak tanpa menyilangkan dengan jenis yang lain . Varietas ini dikenal sebagai tanaman betina yang steril sebab bunga betina gugur pada fase dini. Oleh sebab itu, dalam persilangan dipakai sebagai pohon induk jantan. Penyerbukan silang antara Psifera dengan Dura akan menghasilkan varietas Tenera. 3. Tenera Varietas ini mempunyai sifat-sifat yang berasal dari kedua induknya, yaitu Dura dan Psifera. Varietas inilah yang banyak ditanam di perkebunan-perkebunan saat ini. Tempurung sudah menipis, ketebalanya berkisar antara 0,5 mm – 4 mm, dan terdapat lingkaran serabut di sekelilingnya. Persentasi daging buah terhadap buah tinggi, antara 60 % – 96 %. Tandan buah yang dihasilkan oleh Tenera lebih banyak dari pada Dura, tetapi ukuran tandannya relatif lebih kecil. 4. Diwikka – wakka Varietas ini mempunyai ciri khas dengan adanya dua lapisan daging buah. Diwikka-wakka

dapat

dibedakan

menjadi

diwikka-wakkapisifera,

diwikka-

wakkadura, diwikka-wakkatenera. Dua varietas kelapa sawit yang disebutkan terakhir ini jarang dijumpai dan kurang begitu dikenal di Indonesia.


Perbedaan ketebalan daging buah kelapa sawit meyebabkan perbedaan persentasi atau rendemen minyak yang dikandungnya. Rendemen minyak tertinggi terdapat pada variretas Tenera yaitu sekitar 22 % – 24 %, sedangkan pada varietas Dura antara 16 % – 18 %. Jenis kelapa sawit yang diusahakan tentu saja yang mengandung rendemen minyak tinggi sebab minyak sawit merupakan hasil olahan yang utama. Sehingga tidak mengherankan jika lebih banyak perkebunan yang menanam kelapa sawit dari varietas Tenera.dapat dilihat seperti Gambar 2.1.

a. Dura

b. Pisifera

c. Tenera

Gambar 2.1. Jenis tanaman sebagai basis program-program pemulihan ( Dura, Pisifera, dan Tenera)

II.3.2 Pembagian varietas berdasarkan warna kulit buah Ada tiga varietas kelapa sawit yang terkenal berdasarkan perbedaan warna kulitnya. Varietas-varietas tersebut adalah : 1. Nigrescens Buah berwarna ungu sampai hitam pada waktu muda dan berubah menjadi jingga kehitam-hitaman pada waktu masak. Varietas ini banyak ditanam di perkebunan.


2. Virescens Pada waktu muda buahnya berwarna hijau dan ketika masak warna buah berubah menjadi jingga kemerahan, tetapi ujungnya tetap kehijauan. Varietas ini jarang dijumpai di lapangan. 3. Albescens Pada waktu muda buah berwarna keputih-putihan, sedangkan setelah masak menjadi kekuning-kuningan dan ujungnya berwarna ungu kehitaman. Varietas ini juga jarang.

II.4 MINYAK KELAPA SAWIT Sebagai minyak atau lemak, minyak sawit adalah suatu trigliserida, yaitu senyawa gliserol dengan asam lemak. Sesuai dengan bentuk bangun rantai asam lemaknya, minyak sawit temasuk golongan minyak asam oleat-linoeat. Minyak sawit berwarna merah jingga karena kandungan karotenoida, berkonsistensi setengah padat pada suhu kamar (kosistensi dan titik lebur banyak ditentukan oleh kadar ALB-nya), dan dalam keadaan segar dan kadar asam lemak bebas yang rendah, bau dan rasanya cukup enak. Titik lebur minyak sawit tergantung pada kadar ALB-nya, atau lebih tepat lagi pada kadar digliseridanya. Pada kadar ALB 7% terdapat titik lebur terendah karena terbentuk formasi eutestik antara digliserida dan trigliserida. Universitas Sumatera Utara Minyak sawit terdiri atas berbagai trigliserida dengan rantai asam lemak yang berbeda-beda. Panjang rantai adalah antara 14-20 atom


karbon. Dengan demikian sifat minyak sawit ditentukan oleh perbandingan dan kompisisi trigliserida tersebut.

II.5. METODE PEREBUSAN DAN KEBUTUHAN UAP Uap adalah bagian cairan yang diuapkan dan terdiri dari gas ideal sejati yang masih mengandung partikel–partikel cairan di dalamnya. Dengan pemanasan, partikel-partikel cairan ini akan teruapkan. Uap super panas atau uap panas lanjut (superhated steam) mempunyai sifat-sifat seperti suatu gas di bawah suhu kritisnya. Beberapa metode pemanasan dan ekspansi dari uap adalah 1. Volume konstan 2. Tekanan dan suhu konstan 3. pv konstan atau hiperbolik 4. pvn konstan 5. Entropi konstan 6. Ekspansi bebas 7. Throttling


Uap dapat dibedakan atas 3 keadaan yaitu: 1. Uap basah Yaitu uap yang masih mengandung butiran-butiran air yang masih halus dimana temperatur masih sama. 2. Uap jenuh Yaitu uap yang mengandung butiran butiran air yang lepas, dimana pada tekanan yang tertentu suhu tertentu berlaku suhu tertentu yang berlainan. 3. Uap kering Yaitu uap yang sudah sama sekali tidak mengandung butiran-butiran air, dimana pada tekanan tertentu dapat diperoleh tekanan yang berlainan. Untuk kebutuhan uap bagi sterilizer, pada PTPN IV Dolok Sinumbah menggunakan uap basah sebagai media pemanas guna perebusan tandan buah segar Uap untuk kebutuhan perebusan harus disesuaikan dengan kemampuan boiler memproduksi uap, dengan sasaran bahwa tujuan perebusan dapat tercapai. Penyaluran uap ke dalam sterilizer pada pabrik kelapa sawit yang lazim dikenal adalah single peak sistem, double peak sistem, dan triple peak system Semakin tinggi tekanan perebusan akan semakin cepat pula waktu perebusan. Tekanan yang tinggi dengan sendirinya memberikan temperatur yang tinggi. Temperatur yang terlalu tinggi dapat merusak kualitas minyak dan inti sawit. Pada minyak sawit harus juga diperhatikan tingkat pemucatannya. Oleh karena itu inti sawit yang diperoleh harus bewarna putih.


Perebusan yang dilakukan dengan tekanan uap 2,8 kg/cm2 dan waktu antara 80 – 90 menit merupakan yang paling optimal karena menghasilkan minyak dan inti yang memuaskan. Selain itu, pada proses perebusan juga perlu dilakukan pengurasan udara agar udara bisa keluar dan digantikan oleh uap air sebagai media perebusan. (Pahan, I.,2008).

II.6 TUJUAN PEREBUSAN Sebelum proses ekstraksi minyak dilakukan, pertama-tama buah direbus dalam ketel rebusan dengan tujuan sebagai berikut : II.6.1. Menghentikan aktifasi enzim Dalam buah yang dipanen terdapat enzim lipase dan oksidase yang tetap bekerja dalam buah sebelum enzim itu dihentikan dengan pelaksanaan tertentu. Enzim dapat dihentikan dengan cara fisika dan kimia. Cara fisika yaitu dengan cara pemanasan pada suhu yang dapat mendegradasi protein. Enzim lipase bertindak sebagai katalisator dalam pembentukan trigliserida dan kemudian memecahkannya kembali menjadi asam lemak bebas (ALB). Enzim oksidase berperan dalam proses pembentukan peroksida yang kemudian dioksidasi lagi dan pecah menjadi gugusan aldehid dan keton. Senyawa yang terakhir bila dioksidasi lagi akan menjadi asam. Jadi asam lemak bebas (ALB) ynag terdapat dalam minyak sawit merupakan hasil kerja enzim lipase dan oksidase. Enzim yang terdapat dalam minyak terdiri dari enzim tanaman (plant enzim) dan yang terkontaminasi (misalnya dari jamur) selama proses penanganan.


Aktifitas enzim semakin tinggi apabila buah mengalami kememaran (luka). Untuk mengurangi aktifitas enzim sampai di PKS diusahakan agar kememaran buah dalam persentasi yang relatif kecil. II.6.2. Melepaskan buah dari spiklet Minyak dan inti sawit terdapat dalam buah, maka untuk mempermudah proses ekstraksi pengutipan minyak dan inti sawit, buah perlu dilepaskan dari spikletnya. Buah dapat terlepas dari spikletnya melalui cara hidrolisa hemisellulosa dan pektin yang terdapat di pangkal buah. Hidrolisis dapat terjadi dengan proses kimia dan kimia fisika dan reaksi biokimia. Hidrolisis dengan reaksi biokimia telah terjadi sebagian di lapangan yaitu pada proses pemasakan buah yang ditandai dengan buah yang membrondol. Reaksi hidrolisis hemisellulosa dan pektin dapat terjadi dalam ketel rebusan yang dipercepat oleh pemanasan. Panas uap tersebut dapat meresap ke dalam buah karena adanya tekanan. Hidrolisis pektin dalam tangkai tidak seluruhnya meyebabkan pelepasan buah, oleh karena itu masih perlu dilanjutkan dengan proses pemipilan pada “threshing machine”. `II.6.3. Menurunkan kadar air Sterilisasi buah dapat menyebabkan penurunan kadar air buah dan inti, yaitu dengan cara penguapan baik pada saat perebusan maupun saat sebelum pemipilan. Penurunan kandungan air buah menyebabkan penyusutan buah sehingga terbentuk rongga-rongga kosong pada perikarp yang mempermudah proses pengempaan. Interaksi penurunan kadar air dan panas dalam buah akan menyebabkan minyak sawit antar sel dapat bersatu dan mempunyai viskositas yang rendah sehingga mudah keluar dari dalam sel sewaktu proses pengempaan berlangsung.


Perikarp yang mendapat perlakuan panas dan tekanan akan menunjukkan sifat serat mudah lepas antara serat yang satu dengan serat yang lain. Hal ini akan meningkatkan efisiensi digester dan depericaper. Air yang terkandung dalam inti akan menguap melalui mata biji sehingga kernel susut dan proses pemecahan biji akan lebih muda. II.6.4. Pemecahan emulsi Minyak dalam perikarp berbentuk emulsi dapat lebih mudah keluar dari sel jika berubah dari fase emulsi menjadi minyak. Perubahan ini terjadi dengan bantuan pemanasan, yang mengakibatkan penggabungan fraksi yang memiliki polaritas yang sama dan berdekatan sehingga minyak dan air masing-masing terpisah. Peristiwa ini akan mempermudah minyak keluar dari perikarp. Penetrasi uap yang sempurna pada perikarp, terutama pada buah yang paling dalam, akan mempertinggi efisiensi ekstraksi minyak. Pemecahan emulsi yang telah dimulai dari perebusan akan membantu proses pemisahan minyak dari air dan padatan lainya pada stasiun klarifikasi. II.6.5. Melepaskan serat dan biji Perebusan buah yang tidak sempurna dapat menimbulkan kesulitan pelepasan serat dari biji dalam polishing drum, yang menyebabkan pemecahan biji lebih sulit dalam alat pemecah biji. Penetrasi uap yang cukup baik akan membantu proses pemisahan serat perikarp dan biji yang dipercepat oleh proses hidrolisis. Apabila serat tidak dilepas, maka lignin yang terdapat diantara serat akan menahan minyak. Jika biji dipukul dalam alat pemecah biji maka terjadi sifat kenyal yang membuat biji tidak


pecah, dan jika pecah maka yang terjadi adalah pecahan besar yang melekat pada inti. II.6.6. Membantu proses pelepasan inti dari cangkang Perebusan yang sempurna akan menurunkan kadar air biji hingga 15 %. Kadar air biji yang turun hingga 15 % akan menyebabkan inti susut sedangkan tempurung biji tetap, maka terjadi inti yang lekang dari cangkang. Hal ini akan membantu proses fermentasi di dalam Nut Silo, sehingga pemecahan biji dapat berlangsung dengan baik, demikian juga pemisahan inti dan cangkang dalam proses pemisahan kering atau

basah

dapat

mengahasilkan

inti

yang

mengandung

kotoran

lebih

kecil.(Naibaho,1996)


BAB II LANDASAN TEORI II.1 SUHU DAN ... - USU Repository

Recommend Documents