KBHP Karakteristik Elektrik [PDF]

Citation preview

Nilai :



LAPORAN PRAKTIKUM KARAKTERISTIK BAHAN HASIL PERTANIAN (Karakteristik Elektrik: Pengukuran Konduktivitas Listrik Bahan Hasil Pertanian) Oleh: Nama



: Willy Rolasdo Sitanggang



NPM



: 240110180043



Hari, Tanggal Praktikum Waktu / Shift Co. Ass



: Selasa, 19 November 2019 : 15.30 WIB – 17.10 WIB / A2 : 1. A. Zahra Nursyifa 2. Maya Irmayati 3. Nunung Nurhaijah Hudairiah 4. Zhaqqu Ilham Alhafidz



LABORATORIUM PASCA PANEN DAN TEKNOLOGI PROSES



DEPARTEMEN TEKNIK PERTANIAN DAN BIOSISTEM FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI PERTANIAN UNIVERSITAS PADJADJARAN 2019 BAB I PENDAHULUAN 1.1



Latar Belakang Salah satu faktor penentu karakteristik elektrik suatu bahan pertanian



adalah konduktivitas listrik. Konduktivitas listrik adalah kemampuan suatu bahan untuk mengalirkan suatu aliran listrik. Setiap bahan hasil pertanian pasti memiliki nilai konduktivitas listrik yang berbeda-beda. Konduktivitas listrik ini sangat dibutuhkan dalam proses pasca panen suatu bahan. Seluruh bahan hasil pertanian pasti terdapat mikroorganisme yang merugikan didalamnya yang dapat merusak bahan hasil pertanian tersebut. Konduktivitas elektrik suatu bahan inilah yang digunakan untuk membunuh mikroorganisme tersebut. Mikroorganisme yang berukuran kecil yang tidak mampu dilihat dengan mata telanjang, harus menggunakan alat bantu mikroskop akan dihilangkan dari bahan hasil pertanian dengan mengalirkan listrik kepada bahan hasil pertanian tersebut. Proses pemanasan menggunakan energi listrik tersebut disebut dengan pemanasan ohmic. Nilai konduktivitas listrik suatu bahan hasil pertanian akan membantu kita untuk menentukan seberapa besar yang energi listrik yang dibutuhkan untuk membunuh mikroorganisme merugikan tersebut tanpa merusak bahan hasil pertanian. 1.2



Tujuan Percobaan Adapun tujuan praktikum kali ini adalah:



1.2.1



Tujuan Intruksional Umum (TIU) Mahasiswa mampu dapat mempelajari karakteristik elektrik



1.2.2



Tujuan Intruksional Khusus (TIK) Mahasiswa mampu menentukan besar konduktivitas listrik pada bahan



makanan cair.



BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1



Konduktivitas Listrik Konduktivitas listrik adalah ukuran kemampuan suatu larutan untuk



menghantarkan arus listrik. Arus listrik di dalam larutan dihantarkan oleh ion yang terkandung di dalamnya. Ion memiliki karakteristik tersendiri dalam menghantarkan arus listrik. Maka dari itu nilai konduktivitas listrik hanya menunjukkan konsentrasi ion total dalam larutan (Manalu, 2014). Banyaknya ion di dalam larutan juga dipengaruhi oleh padatan terlarut di dalamnya. Semakin besar jumlah padatan terlarut di dalam larutan maka kemungkinan jumlah ion dalam larutan juga akan semakin besar, sehingga nilai konduktivitas listrik juga akan semakin besar. Air laut memiliki nilai konduktivitas listrik yang lebih tinggi karena kandungan garam terlarut yang tinggi sehingga mengandung lebih banyak ion di dalam air laut yang membuat tingginya nilai konduktivitas listrik pada air laut. Apabila temperatur semakin tinggi, maka ion-ion bergerak semakin cepat dan nilai konduktivitas listrik juga akan semakin tinggi (Irwan, 2016). 2.2



Sifat Elektrik Sifat elektrik menggambarkan kemampuan suatu bahan untuk menyimpan,



mentransmisikan dan memantulkan energi gelombang elektromagnetik. Setiap bahan pertanian memiliki sifat elektrik yang khas dan besarnya sangat ditentukan oleh kandungan airnya. Pemanfaatan sifat ini cenderung semakin banyak diterapkan di bidang pertanian, seperti pemanfaatan dalam proses pengeringan bahan pangan. Aplikasinya didasarkan pada kemampuan bahan untuk menyerap radiasi gelombang elektromagnetik dan mengubahnya menjadi panas. Selain itu pada level energi yang rendah, sifat elektrik dapat dimanfaatkan untuk pengukuran kadar air secara non destruktif. Dengan demikian informasi sifat elektrik suatu bahan sangat penting. Pengukuran sifat elektik tidak lepas dari pengukuran kapasitansinya. Secara tidak langsung pengukuran kapasitansi mempunyai arti penting pada



pengukuran elektik bahan. Pengukuran kapasitansi sudah banyak dilakukan para peneliti. Sehingga akan lebih mudah dan langsung bila digunakan pengukuran kapasitansi daripada pengukuran dengan perhitungan elektrik (Jajang, 2007). 2.3



Pemanasan Ohmic Konsep pemanasan Ohmic atau dikenal juga dengan pemanasan Joule



(joule heating) adalah pemanasan produk pangan dengan cara melewatkan aliran listrik melewati produk yang diolah. Akibatnya, terjadi pembangkitan energi internal pada bahan pangan. Prinsip dasar pemanasan ini akan menghasilkan sebuah pola pemanasan luar dan dalam. Konstruksi pemanas Ohmic terdiri dari sumber arus dan reactor yang disisipi dengan elektroda. Vibrasi sel menyebabkan terjadinya friksi dan disipasi dalam bentuk panas. Teknologi ini sempat menghilang karena kurang cocoknya material elektroda dan system pengontrolan tetapi akhir-akhir ini, minat terhadap pemanasan ohmic kembali dilirik karena meningkatnya ketersediaan dan kualitas material elektroda (Salengke, 2000). Bahan pangan yang dilewati arus listrik memberi respon berupa pembangkitan panas secara internal akibat adanya tahanan listrik dalam bahan pangan tersebut. Jumlah panas yang dibangkitkan dalam bahan pangan akibat aliran arus berhubungan langsung dengan kerapatan arus yang ditimbulkan oleh besarnya medan listrik (field strength) dan konduktifitas listrik dari bahan pangan yang diolah. Konduktifitas listrik bahan pangan meningkat secara linier dengan peningkatan suhu sehingga proses pemanasan menjadi semakin efektif dengan semakin meningkatnya suhu selama proses pemanasan ohmic berlangsung (Salengke 2.4



2000).



Konduktivitimeter Conductivity meter adalah alat untuk mengukur nilai konduktivitas listrik



(electric conductivity) suatu larutan atau cairan. Nilai konduktivitas listrik sebuah zat cair menjadi referensi atas jumlah ion serta konsentrasi padatan (total dissolved Solid, TDS) yang terlarut di dalamnya. Konsentrasi ion di dalam larutan berbanding lurus dengan daya hantar listriknya. Semakin banyak ion mineral yang terlarut, maka akan semakin besar kemampuan larutan tersebut untuk



menghantarkan listrik. Sifat kimia inilah yang digunakan sebagai prinsip kerja conductivity meter. Sebuah sistem conductivity meter tersusun atas dua elektroda, yang dirangkaikan dengan sumber tegangan serta sebuah amperemeter. Elektrodaelektroda tersebut diatur sehingga memiliki jarak tertentu antara keduanya (biasanya 1 cm). Pada saat pengukuran, kedua elektroda ini dicelupkan ke dalam sampel larutan dan diberi tegangan dengan besar tertentu. Nilai arus listrik yang dibaca oleh amperemeter, digunakan lebih lanjut untuk menghitung nilai konduktivitas listrik larutan (Andri, 2014).



Gambar 1. Konduktivitimeter (Sumber: Andri, 2014)



BAB III METODOLOGI PENGAMATAN DAN PENGUKURAN 3.1. Alat dan Bahan 3.1.1. Alat Alat yang digunakan pada praktikum kali ini adalah: 1. Alat tulis; 2. Cawan; 3. Oven; dan 4. Konduktivitimeter 3.1.2. Bahan Bahan yang digunakan pada praktikum ini adalah: 1.



Larutan CMC;



2.



Larutan garam;



3.



Larutan Jeruk;



4.



Susu ready to drink; dan



5.



Susu segar



3.2



Prosedur Percobaan Prosedur yang dilakukan pada praktikum kali ini adalah:



1. Menyiapkan alat dan bahan yang akan digunakan; 2. Menyediakan larutan CMC menjadi 3 konsentrasi yaitu 0,1 %, 0,2 % dan 0,3%; 3. Menyediakan larutan garam menjadi 3 konsentrasi yaitu 0,3 %, 0,5 % dan 0,7%; 4.



Menyediakan larutan jeruk menjadi 3 konsentrasi yaitu 10 %, 25 % dan 50%;



5.



Menyediakan susu segar dan susu ready to drink dengan konsentrasi 100%



6.



Mengukur konduktivitas listrik dengan konduktivitimeter dengan suhu 25oC;



7.



Mengukur konduktivitas listrik dengan konduktivitimeter dengan suhu 50oC dengan cara memasukkan bahan kedalam oven bersuhu 50oC selama 15 menit; dan



8.



Mencatat hasil pengukuran.



BAB IV HASIL PERCOBAAN 4.1



Tabel Tabel 1. Hasil Pengukuran Konduktivitas Listrik BAHAN



1



Larutan CMC



2



Larutan Jeruk



3



Larutan Garam



4 5



Susu Segar Susu Ready to Drink



Konsentrasi Konduktivitas Listrik (S/m) T1= 25oC T2= 50oC (%) 0,1 0,013 0,679 0,2 0,018 0,821 0,3 1,603 1,158 10 0,018 1,199 25 0,015 1, 647 50 1,653 1,728 0,3 0,013 0,016 0,5 0,015 0,016 0,7 0,015 0,018 100 0,013 0,373 100 0,095 0,849



Grafik Grafik 1. Konduktivitas Listrik Larutan CMC Dengan Suhu 25oC



Larutan CMC Dengan Suhu 25oC 1.8



Konduktivitas Listrik (S/m)



4.2



NO



1.6



1.6 1.4 1.2 1 0.8 0.6 0.4 0.2 0.01 0 0.1



0.02 0.2



Konsentrasi Larutan



Grafik 2. Konduktivitas Listrik Larutan CMC Dengan Suhu 50oC



0.3



Larutan CMC Dengan Suhu 50oC Konduktivitas Listrik (S/m)



1.4 1.16



1.2 1



0.82



0.8 0.68 0.6 0.4 0.2 0 0.1



0.2



0.3



Konsentrasi Larutan



Grafik 3. Konduktivitas Listrik Larutan Jeruk Dengan Suhu 25oC



Konduktivitas Listrik (S/m)



Larutan Jeruk Dengan Suhu 25oC 1.8 1.6 1.4 1.2 1 0.8 0.6 0.4 0.2 0.02 0 10



1.65



0.02 25



50



Konsentrasi Larutan



Grafik 4. Konduktivitas Listrik Larutan Jeruk Dengan Suhu 50oC



Konduktivitas Listrik (S/m)



Larutan Jeruk Dengan Suhu 50oC 2 1.8 1.6 1.41.2 1.2 1 0.8 0.6 0.4 0.2 0 10



1.65



1.73



25



50



Konsentrasi Larutan



Grafik 5. Konduktivitas Listrik Larutan Garam Dengan Suhu 25oC



Larutan Garam Dengan Suhu 25oC Konduktivitas Listrik (S/m)



0.02



0.02



0.02



0.5



0.7



0.02 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.3



Konsentrasi Larutan



Grafik 6. Konduktivitas Listrik Larutan Garam Dengan Suhu 50oC



Larutan Garam Dengan Suhu 50oC Konduktivitas Listrik (S/m)



0.02



0.02



0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02



0.02



0.02 0.02 0.3



0.5



0.7



Konsentrasi Larutan



Grafik 6. Konduktivitas Listrik Susu Segar



Konduktivitas Listrik (S/m)



Larutan Susu Segar 0.37



0.4 0.35 0.3 0.25 0.2 0.15 0.1 0.01 0.05 0 25



50



Suhu (oC)



Grafik 6. Konduktivitas Listrik Susu Ready to Drink



Konduktivitas Listrik (S/m)



Larutan Susu Ready to Drink 0.85



0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.20.1 0.1 0 25



50



Suhu (oC)



BAB V PEMBAHASAN Praktikum kali ini membahas mengenai pengukuran karakteristik elektrik bahan hasil pertanian. Faktor penentu karakteristik elektrik suatu bahan adalah nilai dari konduktivitas listrik bahan tersebut. Konduktivitas listrik adalah kemampuan suatu bahan untuk mengalirkan suatu aliran listrik. Setiap bahan hasil pertanian pasti memiliki nilai konduktivitas listrik yang berbeda-beda. Percobaan kali ini menggunakan bahan yang berbentuk cairan. Konduktivitas listrik suatu cairan akan dipengaruhi oleh jumlah konsentrasi ion yang terlarut didalamnya dan temperatur. Suatu bahan yang memiliki volume atau massa yang sama akan memiliki konduktivitas listrik yang lebih tinggi jika konsentrasi ion yang terlarut tinggi dan begitu juga dengan temperatur. Apabila temperatur semakin tinggi, maka ion-ion bergerak semakin cepat dan nilai konduktivitas listrik juga akan semakin tinggi. Seluruh bahan disetiap konsentrasi yang berbeda memiliki nilai konsentrasi yang lebih tinggi pada suhu 50oC dibanding suhu 25oC, kecuali pada larutan CMC dengan konsentrasi 0,3% yang memiliki konduktivitas listrik lebih rendah sebesar 0,445 S/m pada suhu 50oC. Dilihat dari jumlah konsentrsi larutan yang terlarut setiap kenaikan jumlah bahan pada suhu 25oC mengalami kenaikan konduktivitas listrik kecuali pada larutan garam dengan konsentrasi 0,5% dan 0,7% memiliki nilai yang tetap yaitu 0,015 S/m, sedangkan pada suhu 50oC pada larutan garam dengan konsentrasi 0,3% dan 0,5% memiliki konduktivitas listrik yang tetap yaitu sebesar 0,016 S/m. Suhu 25oC memperlihatkan bahwa larutan jeruk dengan konsentrasi 50% memiliki konduktivitas listrik terbesar dan larutan susu segar serta larutan garam konsentrasi 0,3% menjadi yang terkecil yaitu sebesar 0,013 S/m. Suhu 50oC memperlihatkan bahwa larutan jeruk dengan konsentrasi 50% memiliki konduktivitas listrik terbesar dan larutan garam konsentrasi 0,3% dan 0,5% menjadi yang terkecil yaitu sebesar 0,016 S/m. Semakin murni suatu bahan atau dengan konsentrasi 100% maka konduktivitas listriknya semakin tinggi dan sejalan dengan temperatur yang meningkat. Secara teori yang seharusnya memiliki konduktivitas listrik tertinggi



adalah susu segar atau susu ready to drink karena memiliki konsentrasi larutan 100%. Semua bahan yang digunakan yang memiliki konduktivitas listrik terbaik adalah larutan garam tetapi pada percobaan tersebu nilainya cukup kecil karean larutan yang digunakan juga sedikit. Kendala pada praktikum kali ini adalah alat konduktiviti meter tidak dapat berfungsi dengan baik. Pemanasan bahan percobaan dengan suhu 50 oC selama 15 menit tidak memiliki dampak yang signifikan karena bahan ketika dirasa secara manual oleh kulit praktikan tidak mengalami kenaikan suhu. Kedua faktor tersebut dapat mempengaruhi keakuratan hasil yang diperoleh. Nilai konduktivitas elektrik suatu bahan inilah yang digunakan untuk membunuh mikroorganisme yang merugikan pada bahan pertanian. Mikroorganisme merugikan tersebut akan dihilangkan atau dibunuh dari bahan hasil pertanian dengan memanaskan bahan hasil pertanian dengan mengalirkan listrik kepada bahan hasil pertanian tersebut. Proses pemanasan menggunakan energi listrik tersebut disebut dengan pemanasan ohmic.



BAB VI PENUTUP 6.1



Kesimpulan Kesimpulan pada praktikum kali ini adalah:



1.



Suatu bahan yang memiliki volume atau massa yang sama akan memiliki konduktivitas listrik yang lebih tinggi jika konsentrasi ion yang terlarut tinggi dan begitu juga dengan temperatur;



2.



Larutan CMC dengan konsentrasi 0,3% yang memiliki konduktivitas listrik lebih rendah sebesar 0,445 S/m pada suhu 50oC;



3.



Seluruh bahan dengan suhu 25oC mengalami kenaikan konduktivitas listrik kecuali pada larutan garam dengan konsentrasi 0,5% dan 0,7% memiliki nilai yang tetap yaitu 0,015 S/m



4.



Seluruh bahan dengan suhu 50oC mengalami kenaikan konduktivitas listrik kecuali pada larutan garam dengan konsentrasi 0,3% dan 0,5% memiliki konduktivitas listrik yang tetap yaitu sebesar 0,016 S/m; dan



5.



Konduktivitas listrik tertinggi terdapat pada larutan jeruk dengan konsentrasi 50% 50oC pada sebesar 1,728 S/m dan terendah pada larutan garam konsentrasi 0,3% dan susu segar pada suhu 25oC sebesar 0,013 S/m.



6.2



Saran Saran untuk praktikum selanjutnya adalah:



1.



Suhu pemanasan bahan dinaikkan sehingga suhu bahan dapat dirasakan berbeda ketika sesudah dimasukkan oven; dan



2.



Konsentrasi bahan yang dilarutkan sebaiknya sama supaya dapat



dilakukan



perbandingan



dengan



tepat



dengan



berdasarkan jumlah larutan yang terkandung yaitu sama.



DAFTAR PUSTAKA Andri, 2014. Perancangan Dan Pembuatan Alat Ukur Konduktivitas Larutan Berbasis Mikrokontroler. Jurnal Fisika. Volume 03 Nomor 02 Tahun 2014. Irwan, 2016. Analisis Hubungan Konduktivitas Listrik dengan Total Dissolved Solid (TDS) dan Temperatur pada Beberapa Jenis Air. Jurnal Fisika Unand Vol. 5, No. 1, Januari 2016 Jajang, 2007. Kajian Sifat Dielektrik Buah Semangka Dengan Pemanfaat Sinyal Listrik Frekuensi Rendah. J. Sains MIPA, Desember 2007, Vol. 13, No. 3, Manalu, 2014. Research Journal of Environmental Science 8, halaman 444-450 (2014) Salengke,



S. 2000. Electrothermal Effects of Ohmic Heating on Biomaterials.Ph.D. Dissertation, The Ohio State University, Columbus, OH.



LAMPIRAN Dokumentasi Pribadi



Gambar 2. Larutan Garam



Gambar 3. Larutan Jeruk



Gambar 4. Pemanasan Bahan Dalam Oven