VISKOSITAS FLUIDA

I.       PENDAHULUAN

A.     Latar Belakang

Bahan dan produk pangan cair (fluida) dapat diklasifikasikan berdasarkan kekentalannya dan kemudahannya untuk mengalir. Secara umum, produk pangan cair akan mengalir dan tidak mengalami disintegrasi apabila ada gaya yang mengenainya. Sifat kekentalan dan kemudahan mengalir merupakan dua sifat fisik penting yang sering digunkanan untuk mengevaluasi karakteristik produk pangan cair.

Fluida adalah zat yang dapat mengalami perubahan bentuk secara kontinu bila terkena tegangan geser walaupun relatif kecil. Fluida merupakan gugusan yang tersusun atas molekul-molekul dengan jarak pisah yang besar untuk gas dan kecil untuk zat cair. Molekul-molekul itu tidak terikat pada suatu kisi, melainkan saling bergerak bebas terhadap satu sama lain.

Fluida juga dapat diartikan zat yang dapat mengalir yang mempunyai partikel yang mudah bergerak dan berubah bentuk tanpa pemisahan massa. Ketahanan fluida terhadap perubahan bentuk sangat kecil sehingga fluida dapat dengan mudah mengikuti bentuk ruang.

Kekentalan atau viskositas fluida mempengaruhi kemampuan mengalir suatu fluida. Pengetahuan kekentalan fluida amat penting, baik dalam design dan pengendalian selama proses pengolahan maupun uji mutu dan standarisasi mutu. Kekentalan fluida dapat dipengaruhi oleh suhu beberapa faktor seperti bahan dan gaya yang mengenainya. Namun semua itu bergantung dari jenis fluidanya. Masing-masing dari jenis fluida memiliki karakter kekentalan yang berbeda, sehingga hal-hal yang dapat mempengaruhi kekentalannyapun berbeda-beda. Untuk mengetahui kekentalan dari suatu fluida, dapat diukur dengan menggunakan sebuah alat yang disebut viscometer.

B.     Tujuan

Mengukur viskositas berbagai produk pangan.

II.    METODE PRAKTIKUM

a.       Alat dan Bahan

-         Alat

1.      Viskometer

2.      Tabung reaksi/ beker gelas

-         Bahan

1.      Kecap

2.      Sirup

3.      Minyak goreng

4.      Santan

5.      Saus

6.      Air

b.      Prosedur Kerja

Masukkan bahan ke dalam beker gelas

Panaskan bahan sampai suhu 30⁰C, 50⁰C, 80⁰C

Kemudian hitung viskositas bahan tersebut dengan menggunakan alat viskometer

Buatlah tabel hasil pengamatan dan grafik pengaru suhu terhadap viskositas bahan

III. HASIL PENGAMATAN DAN PEMBAHASAN

A.     Hasil Pengamatan

Ø    Kecap

Ulangan	Pemanasan
	30 0 C	50 0 C	80 0 C
I II	2200 2400	1500 1900	1100 1500
Rata-rata	2300	1700	1300

Ø    Sirup

Ulangan	Pemanasan
	30 0 C	50 0 C	80 0 C
I II	600 500	400 500	200 300
Rata-rata	550	450	250

    

Ø   Minyak Goreng       

Ulangan	Pemanasan
	30 0 C	50 0 C	80 0 C
I II	200 200	200 200	200 200
Rata-rata	200	200	200

    

Ø    Santan

Ulangan	Pemanasan
	30 0 C	50 0 C	80 0 C
I II	2650 2400	2100 2100	1800 2200
Rata-rata	2525	2100	2000

Ø   Saus

Ulangan	Pemanasan
	30 0 C	50 0 C	80 0 C
I II	16100 15580	14520 14300	14700 15000
Rata-rata	15840	14410	14850

Ø   Air

Ulangan	Pemanasan
	30 0 C	50 0 C	80 0 C
I II	120 120	120 100	120 100
Rata-rata	120	110	110

B.     Permbahasan

Fluida adalah sub-himpunan dari fase benda, termasuk cairan, gas, plasma, dan padat plastik. Fluida memiliki sifat tidak menolak terhadap perubahan bentuk dan kemampuan untuk mengalir (atau umumnya kemampuannya untuk mengambil bentuk dari wadah mereka). Sifat ini biasanya dikarenakan sebuah fungsi dari ketidakmampuan mereka mengadakan tegangan geser (shear stress) dalam ekuilibrium statik. Konsekuensi dari sifat ini adalah hukum Pascal yang menekankan pentingnya tekanan dalam mengkarakterisasi bentuk fluida. Dapat disimpulkan bahwa fluida adalah zat atau entitas yang terdeformasi secara berkesinambungan apabila diberi tegangan geser walau sekecil apapun tegangan geser itu. Sifat mengalir bahan cair berbeda – beda, ada yang mudah mengalir dan ada pula yang sulit mengalir dimana diperlukan daya dorong ( pemompaan ) untuk mengalirkannya. Kemudahan mengalir ini sangat ditentukan oleh kekentalan dari bahan cair tersebut. Berdasarkan kekentalannya fluida dibedakan menjadi dua bagian :

·        Fluida Newtonian

·        Fluida Non-Newtonian

Fluida juga dibagi menjadi cairan dan gas. Cairan membentuk permukaan bebas (yaitu, permukaan yang tidak diciptakan oleh bentuk wadahnya), sedangkan gas tidak.

v     Fluida Newtonion

Fluida Newtonian (istilah yang diperoleh dari nama Isaac Newton) adalah suatu fluida yang memiliki kurva tegangan/regangan yang linier. Keunikan dari fluida newtonian adalah fluida ini akan terus mengalir sekalipun terdapat gaya yang bekerja pada fluida. Hal ini disebabkan karena viskositas dari suatu fluida newtonian tidak berubah ketika terdapat gaya yang bekerja pada fluida. Viskositas dari suatu fluida newtonian hanya bergantung pada temperatur dan tekanan.

Cairan newtonion adalah cairan yang nilai kekentalannya tidak dipengaruhi oleh besarnya gaya yang mengalirkan atau menggerakkannya. Cairan yang encer seperti air, minuman ringan , larutan gula encer, larutan asam  dan larutan garam bersifat newtonion. Kekentalan cairan newtonion bersifat constant.

Perbedaan karakteristik akan dijumpai pada fluida non-newtonian. Pada fluida jenis ini, viskositas fluida akan berubah bila terdapat gaya yang bekerja pada fluida (seperti pengadukan).

v     Fluida Non-Newtonion

Fluida non-Newtonian adalah suatu fluida yang akan mengalami perubahan viskositas ketika terdapat gaya yang bekerja pada fluida tersebut. Hal ini menyebabkan fluida non-Newtonian tidak memiliki viskositas yang konstan.

Gaya yang mengenai benda dapat berupa gaya tekan (compression), gaya tarik (tensile) atau gaya geser (shearing). Gaya geser (shearing) biasanya dikenakan pada benda-benda yang dapat mengalir, termasuk bahan cair. Gaya (f) yang diberikan pada bahan persatuan luas (A) disebut shear stress. Sedangkan perubahan kecepatan (dv) akibat gaya yang diberikan pada jarak tertentu (dy) disebut shear rate.

Produk pangan yang bersifat non-newtonion umumnya ditunjukkan bagi produk yang lebih kental seperti saus, kecap, madu dan sebagainya. Kekentalan beberapa bahan cair yang bersifat non-Newtonian berubah dengan bertambahnya waktu pengukuran, baik menjadi lebih mengental maupun menjadi lebih encer. Bahan cair yang mengalami sifat semakin mengental oleh lamanya pengadukan disebut bersifat thixotropic. Sedangkan bahan cair yang mengalami sifat semakin encer oleh lamanya pengadukan disebut bersifat  rheopecric.

Berdasarkan pada pola kekentalannya produk pangan non-Newtonion dapat dikelompokkan menjadi produk pseudoplastik atau shear thinning, produk dilatan atau shear thickening dan produk plastis. Diantara ketiga produk pangan tersebut yang paling banyak ditemui dalam produk pangan adalah yang bersifat non-Newtonion pseudoplastik.

Dalam praktikum kali ini kita menghitung viskositas dari enam sample yaitu saus, kecap, minyak goreng, santan, sirup dan air. Air termasuk cairan newtonion, yang pada dasarnya memiliki kekentalan yang konstan, hanya suhu dan tekanan yang dapat mempengaruhi kekentalan cairan newtonion. Berdasarkan hasil pengamatan yang kami lakukan diperoleh viskositas air pada suhu 30⁰C adalah 120 mPas, pada suhu 50⁰C dan 80⁰C viskositasnya adalah 110 mPas. Hal ini senada dengan pustaka yang kami dapatkan, pada pustaka dinyatakan bahwa semakin meningkat suhu bahan maka kekentalannya akan semakin menurun. Namun pada suhu 80⁰C viskositasnya sama dengan suhu 50⁰C, hal ini dapat disebabkan karena ketidaktelitian praktikan saat mengukur viskositas dengan viskositas atau pengukuran suhu fluida yg kurang tepat.

Selanjutnya sample yang kami hitung viskositasnya adalah saus. Saus termasuk ke dalam kelompok cairan non-newtonion karena kekentalannya yang cukup tinggi. Dari hasil pengamatan yang kita dapatkan, viskositas saus pada suhu 30⁰C, 50⁰C dan 80⁰C secara berturut-turut adalah 15840 mPas, 14410 mPas dan 14850 mPas. Dari suhu 30⁰C hingga suhu 80⁰C mengalami penurunan, hal ini sesuai dengan pustaka yang menyatakan bahwa semakin tinggi suhu bahan semakin menurun kekentalannya. Pada cairan non-newtonion nilai kekentalannya sangat dipengaruhi oleh gaya yang diberikan dimana kekentalannya bisa meningkat atau menurun. Bila dilakukan pengadukan terhadap cairan yang kental, maka ketika gaya pengadukan diberikan lebih kuat cairan tersebut akan lebih mudah bergerak atau mengalir. Semakin cepat pengadukan cairan tersebut akan semakin encer dan mudah diaduk. Dengan kata lain, kekentalan cairan tersebut menurun karena pengaruh gaya pengadukan yang diperbesar/dipercepat.

Kemudian selanjutnya kita menghitung viskositas kecap. Viskositas kecap yang kami hitung pada suhu 30⁰C, 50⁰C, dan 80⁰C adalah 2300 mPas, 1700 mPas, dan 1300 mPas. Hal ini sesuai dengan pustaka yang menyatakan bahwa semakin tinggi suhu bahan semakin menurun viskositasnya. Kecap termasuk pada cairan non-Newtonion plastis dimana kekentalannya dalam keadaan normal sudah tinggi dan jika dikenai gaya pengaliran yang besar, kekentalannya tiba – tiba menurun tajam, sehingga produk yang tadinya sulit digerakkan atau dialirkan setelah kena gaya tiba – tiba lebih mudah mengalir.

Untuk viskositas minyak goreng dengan suhu 30⁰C, 50⁰C, dan 80⁰C adalah 200 mPas. Hal ini menunjukkan ketidaksesuaian dengan pustaka. Minyak goreng termasuk ke dalam kelompok Newtonion, dimana kekentalannya tidak dipengaruhi oleh gaya pengadukan tetapi dipengaruhi oleh suhu. Sedangkan hasil pengamatan yang kami lakukan menunjukkan tidak adanya perubahan viskositas minyak goreng pada suhu yang berbeda. Hal ini dapat dikarenakan ketidaktelitian praktikan saat mengukur viskositas minyak dengan viscometer. Dalam menghitung viskositas dengan viscometer juga perlu memperhatikan spindle yang digunakan. Berbedanya kekentalan bahan cair seharusnya berbeda pula spindle yang digunakan, agar diperoleh data yang akurat.

Selanjutnya kami mengukur viskositas santan. Santan termasuk cairan non-Newtonion pseudoplastic dimana kekentalannya menurun jika gaya untuk mengalirkannya meningkat. Semakin besar gaya yang diberikan maka semakin encer. Berdasarkan hasil pengamatan yang kami peroleh viskositas santan pada suhu  30⁰C, 50⁰C, dan 80⁰C adalah 2525 mPas, 2100 mPas dan 2000 mPas. Hal ini sesuai dengan pustaka yang menyatakan semakin tinggi suhu bahan maka kekentalan bahan akan semakin rendah.

Untuk viskositas sirup pada suhu 30⁰C, 50⁰C, dan 80⁰C adalah 550 mPas, 450 mPas, dan 250 mPas. Sirup termasuk ke dalam cairan Newtonion yang kekentalannya tidak dipengaruhi oleh pengadukan tetapi dipengaruhi oleh suhu. Semakin tinggi suhu semakin rendah viskositasnya, pernyataan ini senada dengan hasil pengukuran viskositas sirup yang kami peroleh.

IV.  PENUTUP

A.     Kesimpulan

1.      Suhu bahan dapat mempengaruhi kekentalan fluida, semakin tinggi suhu bahan maka kekentalan fluida semakin menurun.

2.      Kekentalan fluida Newtonion seperti air, minyak goreng dan sirup dapat dipengaruhi oleh suhu bahan dan tidak dipengaruhi oleh pengadukan.

3.      Kekentalan fluida non-Newtonion jenis pseudoplastik (santan) dan non-Newtonion jenis plastik (kecap,saus) dipengaruhi oleh gaya yang mengalirkannya. Semakin tinggi gaya yang dikenakan semakin menurun viskositasnya.

B.     Saran

Dalam menghitung viskositas dengan menggunakan viskometer harus memperhatikan spindle yang digunakan. Jangan menggunakan spindle yang sama untuk semua jenis fluida, agar diperoleh data viskositas fluida yang akurat. Selain itu viscometer yang digunakan diharapkan viskometer yang benar-benar dapat mengahasilkan data yang akurat atau tidak rusak.

DAFTAR PUSTAKA

Diqky  dkk. 2009. Definisi fluida.

Definisi%20Fluida%20%20%20Nationalinks.htm. Diakses pada tanggal 06 Januari 2010.

Kusnandar, F dkk. Aliran Fluida

Wapedia. 2009. Fluida Non-newtonion.
Wapedia%20-%20Wiki%20%20Fluida%20non-Newtonian.htm. Diakses pada tanggal 06 Januari 2010.

Wikipedia. 2010. Fluida Newtonion. Fluida%20Newtonian%20-%20Wikipedia%20bahasa%20Indonesia,%20ensiklopedia%20bebas.htm. Diakses pada tanggal 06 Januari 2010.

Wikipedia. 2010. Fluida. Fluida%20 %20Wikipedia%20bahasa%20Indonesia,%20ensiklopedia%20bebas.htm. Diakses pada tanggal 06 Januari 2010.

Wikipedia.  2010. Fluida Non-newtonion. Fluida%20non-Newtonian%20-%20Wikipedia%20bahasa%20Indonesia,%20ensiklopedia%20bebas.htm. Diakses pada tanggal 06 Januari 2010.

Form Sains.com. 2007. Fluida Non-newtonion.Non-Newtonian%20fluid%20%20%20Forum%20Sains.htm.  Diakses pada tanggal 06 Januari 2010.