## DATA KESETIMBANGAN UAP-AIR  DAN ETHANOL-AIR DARI HASIL FERMENTASI RUMPUT GAJAH

## Ni Ketut Sari
Jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknologi Industry UPN “Veteran” Jawa Timur Jalan Raya Rungkut Madya Gunung Anyar, Surabaya 60294 e-mail: sari_ketut@yahoo.com

## ABSTRAK
Umumnya digunakan bahan baku yang etanol pro analisis untuk memperoleh data kesetimban- gan  uap-air  dan  etanol-air.  Dalam  penelitian  akan  dicoba  untuk  menggunakan  bahan  baku  etanol teknis  yaitu  hasil  fermentasi  rumput  gajah.  Penelitian  bertujuan m emperoleh  data  kesetimbangan sistem biner uap-air dan  etanol-air dan membandingkan hasil eksperimen dengan data literatur. Pe- nelitian  menggunakan  :alat Glass  Othmer  Still,  bahan baku  etanol  teknis  dan  pro analisis,  variabel komposisi umpan masuk etanol yaitu 0 ; 0,2 ; 0,4 ; 0,6 ; 0,8 ; 1 (fraksi mol) dan tekanan dijaga kons- tan 300 bar. Hasil etanol yang diperoleh  di analisis menggunakan spektrofotometer pharo 100. Dari hasil penelitian diperoleh kurva kesetimbangan sistem biner uap-air dan etanol-air yang di banding- kan dengan data literatur. Hasil menunjukkan  mendekati sama. Dari hasil penelitian yang diperoleh, maka  kurva  kesetimbangan  sistem  biner  uap-air  dan  etanol-air  menunjukkan  titik  azeotropik  pada komposisi etanol 0,98 fraksi mol.
Kata kunci : Azeotropik, data kesetimbangan sistem biner uap-air dan etanol-air, rumput gajah, titik azeotrop

## ABSTRACT
The high purity of ethanol (Pro Analitic) commonly used for row material to get the VLE Value, but the research used the technical ethanol that from distillation of the product bulrush  fermentation. The  research  purpose  to  find  the  value  of  VLE  on  the  binary  system  ethanol-water.  Then  the  result compared with literature. Still othmer glass was used as main device and the row material from high purify ethanol (PA) and moderate. Moderate Purity ethanol (Technical ethanol). These row material combine with various composition are 0; 0,2 ; 0,4 ; 0,6 ; 0,8 ; 1 (mole Fraction) and constant  pres- sure 300 bar. Next, the product was analyzed by spectrophotometer pharo 100. Then the result  was compared  with  literature  value  and  show  that  the  value  close  to  the  literature  value.  From  the  VLE curve show that the azeotropic point in the composition of ethanol 0,98 (molefraction)
Keywords : Azeotropes, azeotropic point, bulrush, VLE on the binary system ethanol-water,

## PENDAHULUAN
Salah  satu  alat  yang  digunakan  untuk  mempe- roleh  data  kesetimbangan  antara  fase  liquida  dan fase gas adalah Glass Othmer Still. Adapun hal – hal yang  berpengaruh  dalam  sistem  ksetimbangannya yaitu  :  Tekanan  (P),  Suhu  (T),  konsentrasi  kompo- nen A dalam fase liquid (x) dan konsentrasi kompo- nen  A  dalam  fase  uap  (y).  Pada  penelitian  ini  digu- nakan  bahan  baku  etanol  dari  hasil  fermentasi  rum- put  gajah  dengan  kadar  etanol  96%  dan  etanol  Pro Analisis dengan kadar 99,8%. Dari data yang dipero- leh,dibuat  kurva  kesetimbangan  uap  –  air  sistem biner  etanol  –  air.  Analisis  bahan  baku  dan  produk menggunakan  spektrofotometer pharo 100, atau Gas Kromatografi (GC).  Dari  penelitian  sistem  biner
yang  telah  dilakukan  oleh  peneliti  terdahulu,  dalam penelitian  tersebut  masih  diperlukan  kesetimbangan uap-air  sistem  biner  untuk  menghasilkan  data  yang benar  dan  model  korelasi  yang  dapat  di  aplikasikan untuk  memperkirakan  kesetimbangan  uap-air sistem multikomponen  (Wiryanto  &  Teddy,  1998).  Se- dangkan  pada  penelitian  yang  dilakukan  Hadi  Su- pardi dengan sistem terner Aseton–n-Butanol-Etanol (ABE)  pada  tekanan  atmosfir,  diperoleh  data  kese- timbangan uap-air sistem terner dan dapat mengeta- hui  pengaruh  tekanan  terhadap  kesetimbangan.  Jadi untuk  memperoleh  data  kesetimbangan  uap-air  bisa menggunakan  sistem  biner  maupun  terner  (Hadi, 1999).
Rumput Gajah”
Perhitungan Temperatur Bubble .
Untuk  kondisi  tekanan  rendah,  yaitu  tekanan    men- dekati satu atmosfir, koefisien fugasitas komponen i , (gas  ideal),  sehingga  harga Factor Pointing , mendekati  satu,  pengambilan  asumsi  bahwa =  1 menimbulkan  kesalahan  yang  kecil  untuk  kesetim- bangan uap cair tekanan rendah, sehingga diperoleh persamaan  untuk  menghitung  komposisi  uap  (  y i )  : ( Smith , et al , 1996)
(1)
Harga  T  sebagai  harga  awal  akan  digunakan  untuk mengetahui  tekanan  uap  jenuh  suatu  zat  yang  akan diestimasi dengan persamaan Antoine .
(2)
Prosedur  iterasi  untuk  mencari temperature  bubble yaitu  mencari  harga  temperatur  jenuh  dari  kompo- nen murni
pada P
(3)
Dimana  A,  B,  C  adalah  konstanta Antoine untuk spesies i, untuk semua estimasi awal.
(4)
Penelitian bertujuan memperoleh data kesetim- bangan  sistem  biner  uap-air  dan  etanol-air  dan membandingkan  hasil  eksperimen  dengan  data  lite- ratur.

## METODE PENELITIAN
Bahan baku rumput gajah diperoleh dari kebun bibit  di  Bratang  Surabaya  dan  etanol  pro  analis dibeli di toko bahan kimia jalan Tidar Surabaya.
Cara penelitian :
Larutan ethanol (1) – air (2) dan tutup cock 4a, 4b  dan  4c  disiapkan,  lalu  masukkan  larutan  melalui bagian  atas  still  sampai  boilling  still  terisi  kurang lebih ¾ bagian. Alirkan kran air sehingga air menga- lir  melalui  kondensor  dan  perhatikan  agar  seluruh kondensor terisi air dan yakinkan bahwa air menga- lir melalui kondensor. Panaskan boilling still dengan memutar slide regulator untuk 6a pada posisi 20 – 30 V  (jangan  ≥  40  V).  Amati  perubahan  temperatur melalui  thermo-meter  .Jika  uap  sudah  mulai  terben- tuk pada boilling still, nyalakan pemanas 6b dengan memutar slide regulator dan atur suhu T 2 sekitar 5 – 10 o C  lebih  tinggi  dari  T 1 dilihat  pada  5b. Cock 4b dibuka  untuk recycle ,  amati  terus  suhu  T 1, T 2 dan cairan pada kondensat chamber dan yakinkan bahwa recycle dari  kondensat chamber ke boilling still ter- jadi.  Setelah  suhu  T 1 konstan  lebih  dari  30  menit,
catat suhu tersebut sebagai suhu  kesetimbangan dan ambil  sampel  fasa  cair  melalui  4a  dan  sampel  fasa uap  melalui  4c.  Hasil  fasa  cair  dan  fasa  uap  di analisis  menggunakan  alat  spektrofotometer  pharo 100.
Langkah-langkah  penelitian  mengikuti  skema penelitian dibawah ini. Etanol 350 ml dengan variasi komposisi  etanol  dalam  fraksi  mol,  dimasukkan  da- lam boiling  still .  Setelah  itu  dipanaskan  mengguna- kan heater ,  uap  yang  terbentuk  dikondensasi  meng- gunakan kondensor. Pada suhu konstan diambil dis- tilat dan bottom pada cock masing-masing.

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Dari  grafik  kurva  kesetimbangan    sistem  biner Etanol-Air  dari  data  literatur  dan  dari  data  hasil penelitian  akan  dipakai  untuk  verifikasi  hasil  pene- litian secara eksperimen dan secara perhitungan dari persamaan yang digunakan.
Hasil  penelitian  menunjukkan  bahwa  semakin besar  fraksi  mol  umpan  etanol,  maka  temperatur pada dew point dan bubble point semakin  menurun, hal  ini  disebabkan  karena  komponen  etanol  bersifat volatile dengan  titik  didih  78,32 o C,  sebaliknya  un- tuk  komponen air  yang bersifat non-volatile dengan titik  didih  100 o C.  Semakin  besar  fraksi  mol  umpan ethanol  makin  besar,  mendekati  titik  azeotropik yaitu  sekitar  0,8  (fraksi  mol)  komposisi  distilat  me- nurun.  Jika  dibandingkan  antara  hasil  penelitian dengan data literatur pada range komposisi 0,4 sam- pai  0,6  mengalami  penyimpangan,  hal  ini  dise- babkan keterbatasan alat yang digunakan yaitu tidak digunakannya sensor temperatur pada alat
Pada  kurva  kesetimbangan  X,Y,T  untuk  data sistem  biner  etanol(1)-air(2  (penelitian)  dibanding- kan  dengan  sistem  etanol  (1)-air(2)  (Perry,1996). Dari  data  terlihat  temperatur  pada  penelitian  lebih tinggi dari literatur, hal ini disebabkan karena kadar bahan etanol yang digunakan pada penelitian adalah 96% sedangkan pada literatur adalah etanol absolut, dimana kadar ethanol mempengaruhi titik didih Pada  kurva  kesetimbangan  X,Y  etanol(1)-air(2) berdasarkan  data  penelitian  dengan  menggunakan etanol  dari  hasil  fermentasi  rumput  gajah  dengan kadar  etanol  96%,  menunjukkan  bahwa  pada  titik 0,8 (komposisi umpan) fraksi mol hampir mendekati titik azeotrop.
Pada  kurva  kesetimbangan  X,Y,T  untuk  sistem biner  etanol(1)-air(2)  berdasarkan  data  hasil  pene- litian  dengan  menggunakan  etanol  pro  analitis.  Me- nunjukkan  bahwa  semakin  besar  fraksi  mol  maka temperatur pada dew point dan bubble point semakin menurun.  Hal  ini  disebabkan  karena  komponen  eta- nol  bersifat volatile dengan  titik  didih  78,32 o C  se- dangkan  air  bersifat non-volatile dengan  titik  didih 100 o C. Pada kurva kesetimbangan X,Y,T untuk data sistem  biner  etanol(1)-air(2)  (eksperimen)  diban- dingkan  dengan  sistem  etanol(1)-air(2)  (Perry,6 th
Keterangan Gambar :
1. Boiling Still 2. Kondensor 3. Kondensat Chamber 4. Cock 5. Thermometer 6. Heater
ed.). Dari gambar  kurva dew  point terlihat tempera- tur pada eksperimen lebih tinggi dari literatur, hal ini disebabkan  karena  kadar  bahan  yang  digunakan  pa- da  penelitian  adalah  99,8%  sedangkan  pada  litera- ture  adalah  etanol  absolut.  Karena  salah  satu  faktor yang  mempengaruhi  titik  didih  adalah  kadar  etanol. Kurva  kesetimbangan  X,Y  sistem  biner  etanol(1)- air(2) berdasarkan data eksperimen dengan menggu- nakan etanol Pro Analisis untuk daerah setelah azeo- trop.  Pada  titik  0,85  dan  0,9  fraksi  mol  termasuk dalam  fase  uap  sedangkan  pada  titik  0,95  dan  0,98 fraksi  mol  termasuk  dalam  fase  cair.  Terlihat  data hasil penelitian pada fase cair dan fase uap sehingga dapat  mengetahui  titik  azeotropnya  sedangkan  pada literatur tidak ditemukan fase cairnya.

## SIMPULAN
Kurva  kesetimbangan  uap-cair  sistem  biner etanol-air yang dihasilkan dengan bahan baku etanol teknis  penyimpangannya  lebih  besar  dibandingkan penggunaan  bahan  baku  etanol  pro  analitis,  karena etanol  teknis  mengandung  kadar  air  dan  impuritis yang  tinggi,  sehingga  penyimpangan  terjadi  saat mendekati  titik  azeotropik.  Kurva  kesetimbangan uap-cair sistem biner etanol-air hasil penelitian den-
gan  bahan  baku  etanol  teknis  mendekati  data  litera- tur pada saat variabel berubah 0,2 dan 0,4 fraksi mol etanol.  Kurva  kesetimbangan  uap-cair  sistem  biner etanol-air hasil penelitian dengan bahan baku etanol pro analitis mendekati data literatur pada saat varia- bel berubah 0,85 dan 0,9 fraksi mol etanol.

## DAFTAR PUSTAKA
Hadi Supardi. 1999. Estimasi Dan Eksperimen Kur- va  Kesetimbangan  Uap-Cair  Sistem  Terner Aseton  –  N-Butanol-Ethanol. Jurnal  Peneli- tian Teknik Kimia . J.M.Smith, H.C.van Ness, M.M.Abbott. 1996. Intro- duction  to  Chemical  Engineering  Thermody- namics ,  fifth  edition.  McGraw-Hill  Book Company, Singapore.
Sari.  Perry,  J.H.,  and  C.H.Chilton.  1996.  Chemical Engineers Handbook, 6 th edition. New York :
McGraw-Hill.
Wiryanto, Tedddy S.W. 1999). Kesetimbangan Uap- Cair Sistem Biner Etanol(1) – Air (2), Aseton (1) – Air (2), Air (1) – n-Butanol (2) dan Ke- setimbangan  Cair-cair  Air(1)  –  n-Butanol(2).
Jurnal Penelitian Teknik Kimia.
Gambar 1. Glass Othmer Still
Rumput Gajah”
Gambar 2. Kurva kesetimbangan X,Y,T Etanol-Air dari data literatur
Gambar 3. Kurva kesetimbangan X,Y,T Etanol-Air dari hasil penelitian
Gambar  4.  Kurva  Kesetimbangan  X,Y,T  Etanol-Air  Dari  Data  Literatur  Dan  Hasil  Penelitian  Dan  Bahan Baku Etanol Teknis (96 %).
Gambar 5. Kurva Kesetimbangan X,Y,T Etanol-Air Dari Data Literatur Dan Hasil Penelitian Dengan Bahan Baku Etanol Pro Analitis (99,8 %)
Gambar 6. Skema Penelitian