Sentrifugasi

DASAR TEORI

Campuran dapat tersusun atas beberapa unsur ataupun senyawa. Komponen-komponen penyusun suatu campuran tersebut dapat dipisahkan berdasarkan sifat fisika zat penyusunnya. Salah satu metode yang digunakan dalam pemisahan campuran adalah sentrifugasi. Sentrifugasi ialah proses pemisahan partikel berdasarkan berat partikel tersebut terhadap densitas layangnya (bouyant density). Dengan adanya gaya sentrifugal maka akan terjadi perubahan berat partikel dari keadaan normal pada 1 xg (sekitar 9,8 m/s2) menjadi meningkat seiring dengan kecepatan serta sudut kemiringan perputaran partikel tersebut terhadap sumbunya (Budiman, 2010).

Dalam bentuk yang sangat sederhana sentrifus terdiri atas sebuah rotor dengan lubang-lubang untuk meletakkan cairan wadah/tabung yang berisi cairan dan sebuah motor atau alat lain yang dapat memutar rotor pada kecepatan yang dikehendaki. Semua bagian lain yang terdapat pada sentrifus modern saat ini hanyalah perlengkapan yang dimaksudkan untuk melakukan berbagai fungsi yang berguna dan mempertahankan kondisi lingkungan saat rotor tersebut bekerja (Hendra 1989).

Gaya yang berperan dalam sentrifus adalah gaya sentrifugal yang menyatakan bahwa setiap partikel yang berputar pada kecepatan sudut yang konstan memperoleh gaya keluar sebesar F. Besar gaya tergantung pada kecepatan sudut (ω) dan radius perputaran (r,cm). Perhatikan persamaan di bawah ini :

F = ω2r

Pemisahan sentrifugal menggunakan prinsip dimana objek diputar secara horizontal pada jarak tertentu. Apabila objek berotasi di dalam tabung atau silinder yang berisi campuran cairan dan partikel, maka campuran tersebut dapat bergerak menuju pusat rotasi, namun hal tersebut tidak terjadi karena adanya gaya yang berlawanan yang menuju kearah dinding luar silinder atau tabung, gaya tersebut adalah gaya sentrifugasi. Gaya inilah yang menyebabkan partikel-partikel menuju dinding tabung dan terakumulasi membentuk endapan (Zulfikar, 2008).

Komponen utama pada proses sentrifugasi ialah Instrumen sentrifus, Rotor, dan Tabung (wadah sampel). Sedangkan bagian yang sifatnya asesoris umumnya bergantung mengikuti aplikasi yang akan dilakukan pada proses tersebut. Instrumen sentrifus, adalah bagian yang menjadi alat penggerak proses sentrifugasi karena didalamnya memiliki motor yang mampu berputar dan memiliki pengaturan kecepatan perputaran (Budiman, 2010).

Rotor merupakan komponen sentrifus yang akan menentukan kecepatan yang akan diaplikasikan (applied speed) dari suatu proses sentrifugasi serta produk apa yang akan diinginkan dari proses tersebut. Berdasarkan bentuk dan produk hasilnya, rotor dibedakan atas 2 (dua) kategori umum yaitu Fixed-angle Rotor dan Swing Rotor. Pada bentuk Fixed-angle Rotor memiliki sudut kemiringan tetap pada proses sentrifugasi. Hal ini berakibat pada terbentuknya endapan (pellet) pada jarak terjauh dari sumbu akibat gaya sentrifugal. Umumnya bentuk Fixed-angle ini mampu dioperasikan pada kecepatan yang sangat tinggi. Lain halnya dengan bentuk Swing Rotor, yang memiliki bentuk berupa lengan utama yang dihubungkan dengan tempat peletakan tabung (bucket). Pada proses sentrifugasi ini rotor akan membentuk sudut siku sempurna untuk memisahkan partikel dan membentuk band (daerah) yang mempermudah untuk pengambilan sampel bila ia tercampur (Budiman, 2010).

Ada empat jenis sentrifus yaitu mikrosentrifugasi, sentrifugasi kecepatan tinggi, sentrifugasi dingin, dan sentrifugasi ultra . Sentrifus yang sederhana telah digunakan dalam biologi dan biokimia untuk mengisolasi dan memisahkan biomolekul, organel-organel sel, atau sel secara keseluruhan (Rickwood 1984).

Terigu adalah tepung/bubuk halus yang berasal dari biji gandum dan digunakan sebagai bahan dasar pembuat kue, mi dan roti. Tepung terigu mengandung banyak zat pati, yaitu karbohidrat kompleks yang tidak larut dalam air. Selain itu juga mengandung protein dalam bentuk gluten yang berperan dalam menentukan kekenyalan makanan yang terbuat dari bahan terigu (Anonim, 2009).

Tepung beras adalah beras yang telah dicuci dan dikeringkan, ditumbuk dan digiling menjadi halus. Tepung beras merupakan produk pengolahan beras yang paling mudah pembuatannya. Beras digiling dengan penggiling hammer mill sehingga menjadi tepung. Sebelum tepung digunakan hendaknya dijemur dan diayak. Tepung beras yang baik adalah tepung beras yang tidak dicampur dengan bahan – bahan lain dan tanpa pengawet. Manfaat tepung beras adalah seratnya mampu menyerap air dan dapat tinggal lama di dalam lambung sehingga memperlambat timbulya rasa lapar. Selain itu dapat mengikat sisa-sisa hasil metabolisme dalam saluran pencernaan sehingga zat berbahaya ini tidak ditimbun dalam dalam usus, tapi keluar bersama dengan kotoran (Anonim, 2007).

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1. Hasil

Tabel Hasil Sentrifugasi

Sampel

Endapan

Tepung terigu

(+++) putih kekuningan

Tepung beras

(++) putih

4.2.  Pembahasan

Salah satu teknik yang dapat dipergunakan untuk memisahkan campuran ini adalah teknik sentrifugasi, yaitu metode yang digunakan dalam untuk mempercepat proses pengendapan dengan memberikan gaya sentrifugasi pada partikel-partikelnya. Pemisahan sentrifugal menggunakan prinsip dimana objek diputar secara horizontal pada jarak tertentu. Apabila objek berotasi di dalam tabung atau silinder yang berisi campuran cairan dan partikel, maka campuran tersebut dapat bergerak menuju pusat rotasi gaya tersebut adalah gaya sentrifugasi. Gaya inilah yang menyebabkan partikel-partikel menuju dinding tabung dan terakumulasi membentuk endapan. Sentrifugasi memisahkan substansi berdasarkan berat jenis molekul sehingga substansi yang lebih berat akan berada di dasar, sedangkan substansi yang lebih ringan akan terletak di atas.

Apabila dalam larutan yang mengandung pertikel yang berbeda ukuran, bentuk, reaksi terhadap kecepatan sentripetal, berat molekul dan kepadatan sel yang berbeda, pada akhirnya akan terbentuk endapan yang menunjukkan telah terjadi pemisahan menurut komponennya. Jumlah endapan dan keberhasilan pemisahan campuran tergantung pada sifat kelarutan komponen terlarut dan vikositas campuran. Komponen zat yang mudah larut dalam pelarutnya dan yang memiliki berat jenis molekul yang tidak terlalu besar akan sulit dipisahkan atau endapan yang dihasilkan sedikit. Viskositas juga mempengaruhi hasil pemisahan. Campuran yang viskositasnya tinggi, zat terlarutnya sangat banyak sehingga tidak ada ruang dalam campuran tersebut untuk partikel mampu berpindah dan berada pada posisi sesuai dengan berat jenisnya oleh adanya gaya sentrifugal dan gravitasi. Kecepatan juga mempengaruhi hasil pemisahan, kecepatan yang lebih tinggi dan dalam waktu yang cukup, maka proses sentrifugasi berjalan lebih sempurna, ukuran partikel yang diperolehpun semakin kecil.

Sentrifugasi yang digunakan dalam percobaan ini adalah centrifuge, di mana prinsip kerja alat ini adalah menggunakan rotor penggerak yang memutar sampel untuk menciptakan gaya sentrifugal yang berpengaruh pada berat jenis molekul sampel sehingga terjadi pemisahan campuran. Centrifuge ini terdiri atas rotor yang jumlahnya bervariasi, mulai dari 2, 4, 6, 8 dan seterusnya yang dilengkapi dengan pengatur waktu dan kecepatan dalam menit dan rpm. Spesifikasi centrifuge adalah vaccum chamber, rotor, oil seal, shaft, air bearing, air inlet dan turbine.

Gambar 1. Sentrifuge (tampak luar)               Gambar 2. Sentrifuge (tampak dalam)

Keterangan :

  1. tabung sentrifugasi
  2. keranjang tabung
  3. panel waktu (timer)
  4. panel kecepatan (speed)

Berdasarkan kecepatannya, sentrifugasi dapat diklasifikasikan sebagai berikut :

  1. Kecepatan rendah (3000 – 6000 rpm)
  2. Kecepatan sedang (6000 – 20000 rpm)
  3. Kecepatan tinggi (20000 – 100000 rpm)

Berdasarkan fungsi dan tujuannya, sentrifugasi dibedakan menjadi 2, yaitu :

  1. Sentrifugasi analitik, yaitu sentrifugasi yang tidak berkelanjutan dan biasanya hanya digunakan untuk praktikum – praktikum biasa di laboratorium.
  2. Sentrifugasi preparatif, yaitu sentrifugasi yang digunakan untuk analisis berkelanjutan.

Berdasarkan suhu, sentrifugasi dapat diklasifikasikan sebagai berikut:

  1. Suhu ruang
  2. Suhu dingin

Gambar 3. Sampel belum di sentrifuse           Gambar 4. Sampel setelah di sentrifuse

Pada percobaan ini digunakan tepung terigu dan tepung beras sebagai sampel. Saat percobaan dilakukan digunakan centrifuge dengan kecepatan 3000 rpm yang termasuk dalam centrifuge sedang. Sampel ditimbang dengan timbangan elektrik agar lebih akurat dan dilakukan pengenceran dalam labu ukur. Larutan yang akan disentrrifugasi di masukkan dalam tabung reaksi pendek dengan jumlah genap dan volumenya sama kira-kira ¾ tabung. Saat akan disentrifugasi, letak tabung reaksi berhadapan, dengan tujuan agar kecepatannya konstan dan tabung tidak pecah karena putaran centrifuge yang sangat cepat. Kemudian kecepatan dan waktu sentrifugasi diatur. Setelah disentrifugasi, tabung dikeluarkan dan akan terbentuk 2 bagian yaitu endapan yang disebut pelet dan cairan bening yang disebut supernatan. Pada sampel tepung terigu, diperoleh endapan berwarna putih kekuningan dan pada tepung beras diperoleh endapan berwarna putih. Hal ini membuktikan bahwa endapan memiliki berat jenis yang lebih berat dari pada supernatan. Semakin banyak endapan maka berat molekul makin besar sehingga kecepatan yang diperlukan kecil. Sebaliknya, bila endapan yang terbentuk sedikit maka berat molekulnya kecil dan kecepatan yang dibutuhkan besar. Sentrifugasi membantu dalam pemecahan protein dan karbohidrat dalam tepung. Jumlah endapan kedua sampel tidak jauh berbeda yang menandakan berat molekul kedua sampel hampir sama.

DAFTAR PUSTAKA

Anonim. 2007. Tips Tentang Beras dan Tepung Beras.http://www.lautanindonesia.com. 19 November 2010.
Anonim. 2009. Tepung Terigu. http://fortifikasiindonesia.net. 19 November 2010.
Budiman, A. 2010. Sentrifugasi. http://beckmanindonesia.blogspot.com. 19 November 2010.
Hendra A. 1989. Teknik Pemisahan dalam Analisis Biologis. Bogor : IPB Press.
Rickwood D. 1984. Centrifugation : A Practical Approach. Washington DC : IRL Press.
Zulfikar. 2008. Kimia Kesehatan. Jilid 3. Departemen Pendidikan Nasional, Jakarta.

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s