ANALISIS POLA PERUBAHAN VISKOSITAS MINYAK GORENG

Transkripsi

1 ANALISIS POLA PERUBAHAN VISKOSITAS MINYAK GORENG Firdaus Jl. Kalibeber KM 3 Wonosobo, Jawa Tengah firdaus.1024@yahoo.com ABSTRAK Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui ada tidaknya perbedaan nilai viskositas antara minyak goreng yang sudah dipakai dengan yang belum dipakai dan mengetahui bagaimana pola perubahan viskositas minyak goreng. Penelitian ini menggunakan beberapa jenis minyak goreng yaitu jenis A, B, C, D,dan E. Nilai viskositas minyak goreng diperoleh dari pengukuran waktu redwood dan massa jenis minyak itu sendiri. Pengukuran pertama yaitu menentukan waktu redwood, alat yang digunakan adalah viscometer redwood. Pengukuran yang kedua yaitu menentukan massa jenis/kerapatan minyak goreng. Suhu minyak goreng yang digunakan dalam penelitian adalah 50 o C. Metode analisis yang digunakan adalah metode perhitungan dan analisanya menggunakan grafik dengan software logger pro Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan diperoleh hasil bahwa: (1) Terdapat perbedaan nilai viskositas antara minyak goreng yang belum dipakai dengan minyak goreng yang sudah digunakan. Nilai viskositas untuk minyak jenis A, B, C, D, dan E yang paling besar yaitu pada saat minyak goreng belum dipakai dan viskositas paling kecil yaitu pada saat minyak goreng yang sudah dipakai empat kali. (2) Pola perubahan viskositas minyak untuk menggoreng kentang dengan variasi jumlah pemakaian berkurang secara eksponensial, artinya nilai viskositas berkurang seiring dengan banyaknya jumlah pemakaian minyak goreng. Kata kunci: perubahan viskositas, minyak goreng PENDAHULUAN Fisika adalah salah satu cabang ilmu pengetahuan yang mempelajari alam semesta, gejala atau fenomena alam dan mekanisme yang terjadi di dalamnya. Lebih sederhanannya dikatakan bahwa fisika erat kaitannya dengan kehidupan sehari-hari. Apa yang kita alami, apa yang kita lakukan, kenapa hal itu terjadi, dan mengapa demikian akan bisa dijawab melalui suatu studi ilmiah dengan menggunakan sikap dan metode ilmiah untuk menghasilkan produk ilmiah yang berupa teori dan atau hukum fisika yang dapat diuji kebenarannya. Jadi berbagai fenomena atau gejala alam dalam kehidupan dapat terungkap berkat perkembangan ilmu fisika. Ilmu fisika terdiri dari berbagai cabang, di antara cabang ilmu fisika adalah mekanika fluida. Munson (2003: 3) menjelaskan bahwa mekanika fluida adalah disiplin ilmu dari bidang mekanika terapan yang mengkaji perilaku zat-zat cair dan gas dalam keadaan diam ataupun bergerak. Bidang mekanika ini jelas mencakup berbagai persoalan yang sangat bervariasi, mulai dari kajian mengenai aliran darah di saluran-saluran kapiler sampai pada kajian tentang aliran minyak mentah yang melewati Alaska melalui pipa berdiameter 4 ft sepanjang 800 mil. ~~~ ( 53 ) ~~~

2 Ilmu perekayasaan tentang mekanika fluida telah dikembangkan melalui pemahaman mengenai sifat-sifat fluida, penerapan hukum-hukum dasar mekanika dan termodinamika, dan percobaanpercobaan yang teratur. Streeter & Wyle (1999: 3) menjelaskan bahwa sifat kerapatan dan sifat viskositas memegang peranan yang penting dalam hal aliran di dalam saluran terbuka maupun saluran tertutup dan dalam hal aliran sekitar benda yang terendam. Efek tagangan permukaan mempunyai arti yang penting dalam pembentukan tetes-tetes cairan, dalam aliran jet kecil, dan dalam situasi di mana terdapat permukaan temunya. Sifat tekanan uap, yang bertanggung jawab atas perubahan fase dari cairan menjadi gas, menjadi lebih penting bila terdapat tekanan yang berkurang. Fluida adalah suatu zat yang mempunyai kemampuan berubah secara kontinu apabila mengalami geseran atau mempunyai reaksi terhadap tegangan geser sekecil apapun, seperti yang diungkapkan oleh Munson (2003: 14). Jenis fluida terdapat dua macam yaitu cairan dan gas. Fluida yang berbeda secara umum pasti mempunyai sifat yang berbeda pula. Misalnya, gas bersifat ringan dan dapat dimampatkan, sementara zat cair bersifat berat dan relatif tidak dapat dimampatkan. Minyak akan mengalir secara perlahan dari sebuah bejana, tapi air mengalir dengan deras ketika dituangkan dari ke dalam sebuah bejana. Sejalan dengan hal tersebut Djijidihardjo (1983: 2) menjelaskan juga tentang fluida bahwa baik fluida vikos maupun encer akan mengalami pergerakan antara satu bagian terhadap bagian lainnya bila ada gaya geser yang yang bekerja padanya. Jadi dapat dikatakan bahwa suatu fluida tidak dapat menahan gaya geser. Di antara sifat-sifat fluida yang ada, viskositas memerlukan perhatian yang terbesar dalam telaah tentang aliran fluida. Viskositas adalah kekentalan suatu fluida (kemampuan fluida untuk mengalir) atau besarnya tahanan fluida untuk mengalir di bawah pengaruh tegangan geser (Streeter & Wyle, 1999: 8). Zat cair dan gas memiliki koefisien kekentalan yang berbeda-beda, bahkan sesama zat cair juga memiliki koefisien kekentalan yang berbeda-beda, misalnya kekentalan minyak goreng berbeda dengan kekentalan air. Pada zat cair, viskositas disebabkan karena adanya gaya kohesi (gaya tarik menarik antara molekul sejenis). Sedangkan dalam zat gas, viskositas disebabkan oleh tumbukan antara molekul. Viskositas gas meningkat dengan naiknya suhu, tetapi viskositas cairan berkurang dengan naiknya suhu. Hal ini dikarenakan kohesi pada zat cair berkurang dengan naiknya suhu, maka demikian pula viskositasnya. Olson, et al (1993: 167) menyatakan bahwa minyak goreng merupakan salah satu contoh dari fluida zat cair dan turunan ester dari gliserol serta asam lemak. Minyak goreng berfungsi sebagai media penggoreng yang sangat penting dan kebutuhannya pun semakin meningkat. Di Indonesia, minyak goreng diproduksi dari minyak kelapa sawit dalam skala besar. Setelah digunakan, minyak goreng tersebut akan mengalami perubahan dan bila ditinjau dari komposisi kimianya, minyak jelantah mengandung senyawa-senyawa yang bersifat karsinogenik, yang terjadi selama proses penggorengan. Perubahan sifat ini menjadikan minyak goreng tersebut tidak layak lagi digunakan sebagai bahan makanan. Oleh karena itu minyak goreng yang telah dipakai atau minyak jelantah (waste cooking oil) menjadi barang buangan atau limbah dari industri penggorengan. Tetapi masyarakat kita sangat majemuk dengan tingkat ekonomi yang berbeda-beda. Ada masyarakat yang menggunakan minyak goreng hanya untuk sekali pakai, namun ada juga ~~~ ( 54 ) ~~~

3 masyarakat yang menggunakan minyak goreng untuk berkali-kali pakai. Selain tinjauan perubahan kimia yang terkandung dalam minyak goreng, peneliti tertarik untuk mengamati perubahan fisika yang terkandung pada minyak goreng. Perubahan viskositas merupakan salah satu jenis perubahan fisika sebagai parameter yang yang akan diteliti oleh peneliti. METODE PENELITIAN Tempat Penelitian Penelitian ini dilaksanakan di laboratorium fisika. Objek Penelitian Objek dalam penelitian ini adalah berbagai jenis minyak goreng (tipe A, B, C, D, dan E). Variabel Penelitian Pengamatan pertama yaitu menentukan massa jenis minyak goreng. Variabel bebas: jenis minyak dan jumlah pemakaian, variabel terikat: massa minyak goreng, dan variabel kontrol: waktu penggorengan, massa kentang, suhu minyak, volume minyak. Pengamatan kedua yaitu menentukan waktu redwood. Variabel bebas: jenis minyak dan jumlah pemakaian, variabel terikat: waktu redwood, dan variabel kotrol: waktu penggorengan, massa kentang, suhu minyak, volume minyak. Alat dan Bahan Penelitian 1. minyak goreng jenis A, B, C, D, dan E 2. gelas ukur 10 ml 3. gelas beaker 100 ml 4. bunsen 5. kaki tiga 6. termometer 7. corong kecil 8. saringan 9. neraca digital 10. kabel 11. tabung erlemeyer 50 ml 12. stopwatch 13. viskcmeter redwood a. tabung minyak b. penutub tabung minyak c. tabung alir d. pipa pemanas e. pemanas Desain dan Instrumen Penelitian Pengukuran massa jenis minyak termometer Gambar 1. Disain penelitian untuk mengukur massa jenis minyak goreng Pengukuran Waktu Redwood kran keluaran statif kasa bunsen tabung erlemeyer kaki tiga termometer penutup tabung minyak tabung minyak tabung pemanas pemanas gelas ukur neraca digita stopwatch Gambar 2. Disain penelitian untuk mengukur waktu redwwod ~~~ ( 55 ) ~~~

4 Teknik Pengumpulan Data Data penelitian ini akan dikumpulkan dengan metode eksperimen. Adapun langkah-langkahnya adalah sebagai berikut: 1. Pengukuran massa jenis minyak goreng a. menyiapkan alat dan bahan seperti gambar 1 b. memasukkan minyak goreng dalam gelas ukur c. memanaskan minyak goreng sampai suhu sebesar 50 o C d. memasukkan minyak yang panas ke dalam gelas ukur yang berbeda sebanyak 10 ml e. mengukur massa minyak goreng dengan neraca digital f. mencatat hasil pengukuran dalam data percobaan g. mengulangi percobaan dengan volume yang sama h. mengulangi percobaan a g dengan variasi jenis minyak goreng dan variasi jumlah pemakaian minyak goreng. 2. Pengukuran waktu redwood a. menyiapkan alat dan bahan seperti gambar 2 b. memasukkan minyak goreng sebanyak 50 ml ke dalam tabung viscometer c. mengatur besarnya suhu pada pemanas untuk memansakan minyak goreng d. mengamati suhu minyak goreng sampai di dapat suhu sebesar 50 o C e. membuka penutup tabung dengan bersamaan menekan tombol start pada stopwatch f. menghitung waktu yang diperlukan minyak goreng menetes dalam tabung erlemeyer sebanyak 50 ml g. mencatat waktu yang diperoleh dalam data percobaan h. mengulangi percobaan dengan cara yang sama untuk pengulangan i. mengulangi percobaan a h dengan variasi jenis minyak goreng dan variasi jumlah pemakaian minyak goreng. Teknik Analisis Data Analisis pertama yaitu dengan melakukan perhitungan terhadap hasil pengukuran yang sudah dilakukan. Perhitungannya meliputi menentukan nilai massa jenis dan viskositas mutlak minyak goreng. Massa jenis minyak goreng dihitung dengan persamaan berikut: m V (Tipler, 1998: 384) keterangan: ρ = massa jenis (kg/m 3 ) m = massa (kg) V = volume (m 3 ) Ketidakpastian massa jenis minyak goreng dihitung dengan persamaan berikut: m m V 2 V V Viskositas mutlak dihitung dengan persamaan berikut: 1,175 0, 0026t minyak t (Streeter & Wyle, 1995: 351) udara keterangan: η = viskositas mutlak (poise) T = waktu redwood (detik) Ketidakpastian viskositas mutlak minyak goreng dihitung dengan persamaan berikut: ~~~ ( 56 ) ~~~

5 2 2 m 2 2 1, , m u t t 1,175 0, 0026t t Analisis kedua akan dilakukan dengan membuat grafik hubungan antara jumlah pemakaian minyak goreng terhadap nilai kekentalan (viskositas mutlak) yang dihasilkan, ini dilakukan agar pola perubahan kekentalan minyak goreng antara minyak yang belum digunakan dengan yang sudah digunakan dapat teramati dengan jelas. Software yang digunakan untuk membuat grafik adalah logger pro HASIL DAN PEMBAHASAN Tabel 3. Data nilai massa jenis minyak goreng Jenis ρ (gr/cm 3 ) minyak Satu kali Dua kali Tiga kali Empat kali Belum dipakai goreng pemakaian pemakaian pemakaian pemakaian A 0,852 ± 0,003 0,855 ± 0,003 0,855 ± 0,003 0,856 ± 0,003 0,856 ± 0,003 B 0,848 ± 0,003 0,849 ± 0,003 0,850 ± 0,003 0,851 ± 0,003 0,853 ± 0,003 C 0,855 ± 0,003 0,856 ± 0,003 0,857 ± 0,003 0,857 ± 0,003 0,858 ± 0,003 D 0,861 ± 0,003 0,862 ± 0,003 0,863 ± 0,003 0,864 ± 0,003 0,865 ± 0,003 E 0,837 ± 0,003 0,839 ± 0,003 0,839 ± 0,003 0,840 ± 0,003 0,841 ± 0,003 Tabel 4. Data nilai viskositas mutlak minyak goreng Jenis η (poise) minyak Belum Satu kali Dua kali Tiga kali Empat kali goreng dipakai pemakaian pemakaian pemakaian pemakaian A 0,562 0,002 0,550 0,002 0,541 0,002 0,534 0,002 0,528 0,002 B 0,556 0,002 0,542 0,002 0,534 0,002 0,526 0,002 0,523 0,002 C 0,564 0,002 0,551 0,002 0,543 0,002 0,534 0,002 0,526 0,002 D 0,572 0,002 0,558 0,002 0,549 0,002 0,542 0,002 0,536 0,002 E 0,542 0,002 0,526 0,002 0,514 0,002 0,506 0,002 0,500 0,002 Pola perubahan massa jenis berdasarkan jumlah pemakaian pada variasi jenis minyak goreng dapat teramati dengan jelas pada grafik gambar 3. Pola perubahan viskositas beberapa jenis minyak goreng dapat teramati pada grafik hubungan antara jumlah pemakaian minyak goreng terhadap nilai viskositas grafik gambar 4. ~~~ ( 57 ) ~~~

6 Gambar 3. Grafik hubungan antara jumlah pemakaian minyak goreng jenis A, B, C, D, dan E terhadap massa jenisnya Gambar 4. Grafik hubungan antara jumlah pemakaian minyak goreng jenis A, B, C, D, dan E terhadap viskositas mutlaknya Minyak goreng yang digunakan dalam penelitian ini sebanyak lima jenis yaitu minyak goreng jenis A, minyak goreng jenis B, minyak goreng jenis C, minyak goreng jenis D, dan minyak goreng jenis E. Masing-masing minyak divariasi menjadi lima jenis yaitu minyak goreng yang belum dipakai, minyak goreng satu kali pakai, minyak goreng dua kali pakai, minyak goreng ~~~ ( 58 ) ~~~

7 tiga kali pakai, dan minyak goreng empat kali pakai. Minyak goreng yang dipakai semuanya dikontrol dengan lama waktu penggorengan selama ± 12 menit untuk menggoreng kentang, massa per kentang dalam sekali penggorengan sebesar 110 gram. Nilai viskositas minyak goreng diperoleh dari pengukuran waktu redwood dan besarnya massa jenis minyak itu sendiri. Pengukuran pertama yaitu menentukan massa jenis/kerapatan minyak goreng. Pengukuran dilakukan dengan menghitung massa dan volume minyak goreng, kemudian nilai massa jenis dihitung dengan membagi massa minyak goreng dengan volumenya. Pengukuran yang kedua yaitu menentukan waktu redwood, alat yang digunakan adalah viscometer redwood. Suhu yang digunakan dalam penelitaian adalah 50 o C. Data hasil percobaan yang diperoleh kemudian dianalisis secara perhitungan dan diplot dalam grafik. Perhitungan pertama yaitu menentukan massa jenis minyak dengan persamaan, Temperatur ( 0 C) m, V massa dan volume sudah ditentukan melalui percobaan. Perhitungan kedua yaitu menentukan viskositas minyak goreng dengan persamaan, 1,175 0, 0026t minyak udara, t waktu redwood diperoleh melalui percobaan dan massa jenis minyak goreng diperoleh dari perhitungan pertama, sedangkan massa jenis udara diperoleh dari tetepan yang sudah ada. Berdasarkan tabulasi data pada tabel 1, nilai massa jenis minyak goreng bernilai pada kisaran 0,83 gr/cm 3 0,86 gr/cm 3. Nilai tersebut dapat dibandingkan dengan massa jenis yang telah ditentukan oleh Esteban, et al. (2012: ) yang sudah diterbitkan di journal of Biomass and Bioenergy pada tabel 5 berikut. Tabel 5. Hubungan massa jenis minyak dengan temperatur Massa jenis minyak (gr/cm 3 ) bunga kacang kelapa sawit jagung anggur matahari 10 0,9251 0,9254-0,9237 0, ,9169 0,9185-0,9167 0, ,9114 0,9127-0,9113 0, ,9043 0,9061 0,8996 0,9046 0, ,8994 0,8998 0,8922 0,8979 0, ,8926 0,8941 0,8845 0,8920 0, ,8877 0,8879 0,8789 0,8864 0, ,8798 0,8817 0,8721 0,8801 0, ,8743 0,8750 0,8664 0,8740 0, ,8670 0,8689 0,8595 0,8678 0,8695 Di Indonesia minyak goreng biasanya diproduksi dari kelapa sawit. Pada suhu 50 0 C, massa jenis kelapa sawit mempunyai nilai sebesar 0,8922 gr/cm 3. Nilai tersebut tidak jauh beda dengan nilai massa jenis yang sudah diukur oleh peneliti. Dari hasil pengamatan, besarnya nilai massa jenis bertambah seiring dengan jumlah pemakaian. Minyak goreng yang sudah dipakai empat kali mempunyai nilai massa jenis yang paling besar karena ~~~ ( 59 ) ~~~

8 minyak goreng tersebut telah bertambah nilai kerapatannya akibat percampuran dengan kentang saat penggorengan. Berdasarkan tabulasi data pada tabel 2, nilai viskositas mutlak bernilai pada kisaran 0,5 poise. Satuan viskositas yang lazim digunakan adalah dalam cgs yang dinamakan poise. Nilainya setara dengan 1 dyne.s/cm 2 atau 1 gr/cm.s. Sedangkan dalam satuan SI-nya yaitu N.s/m 2 atau kg/m.s. Secara teori nilai viskositas mutlak beberapa fluida sudah dihitung secara rinci oleh Munson yang disajikan dalam bentuk grafik pada gambar 5. Minyak goreng merupakan turunan ester dari gliserin serta asam lemak. Nilai viskositas mutlaknya dari suhu 0 0 C C berkisar antara 4 N.s/m 2 0,01 N.s/m 2. Jika dibandingkan dengan toeri nilai viskositas mutlak yang dihitung oleh peneliti sebesar 0,5 poise atau sebesar 0,05 N.s/m 2 sudah sesuai. Gambar 5. Grafik viskositas mutlak fluida sebagai fungsi temperatur ~~~ ( 60 ) ~~~

9 Viskositas terbesar dari semua minyak yang diteliti terjadi pada saat minyak goreng belum digunakan, dan nilai viskositas terkecil yaitu pada saat minyak goreng yang sudah dipakai empat kali. Nilai viskositas sebanding dengan massa jenis fluida tersebut, artinya semakin besar nilai massa jenis suatu benda semakin besar pula viskositasnya. Akan tetapi, tidak hanya massa jenis yang mempengaruhi besarnya viskositas, lamanya waktu yang dibutuhkan minyak goreng sebanyak 50 ml untuk mengalir merupakan faktor lain yang mempengaruhi besarnya viskositas. Waktu yang paling lama untuk minyak mengalir yaitu pada saat minyak goreng belum digunakan dan waktu yang paling cepat untuk minyak mengalir yaitu pada saat minyak goreng yang sudah dipakai empat kali. Viskositas minyak goreng antara minyak yang belum dipakai dan sudah dipakai mengalami perbedaan, pola perubahan viskositas berbagai minyak goreng dipaparkan melalui grafik yang terdapat dalam gambar 3. Viskositas minyak goreng berkurang secara eksponensial seiring dengan banyaknya jumlah pemakaian minyak goreng, minyak goreng yang telah dipakai empat kali mempunyai nilai viskositas paling kecil. Perubahan ini terjadi karena pada saat penggorengan minyak berinteraksi dengan kentang dan mengalami pemanasan, ini menyebabkan minyak mengalamai kerusakan dan terjadinya penguraian molekul-molekul didalamnya dan minyak menjadi lebih encer. Di dalam fluida, hambatan terhadap gerak relatif antara lapisanlapisan fluida yang bersebelahan berhubungan dengan gaya kohesi antar molekul. Dengan meningkatnya jumlah pemakaian minyak goreng, gaya kohesi ini berkurang dan mengakibatkan berkurangnya hambatan terhadap gerakan. Karena viskositas adalah indeks dari hambatan ini, maka viskositas berkurang seiring dengan banyaknya jumlah pemakaian minyak goreng. Minyak goreng yang digunakan secara berulang akan berdampak tidak baik bagi penggunanya. Menurut penelitian yang dilakukan Aminah (2010: 7 10) menyebutkan bahwa minyak goreng supaya tidak digunakan berulang. Hal ini berkaitan dengan terjadinya hidrolisis, oksidasi, pirolisis, dan dekomposisi munyak goreng. Minyak goreng berulang kali atau minyak jelantah telah mengalami penguraian molekul-molekul, sehingga titik asapnya turun drastis, dan bila disimpan dapat menyebabkan minyak menjadi berbau tengik. Bau tengik dapat terjadi karena penyimpanan yang salah dalam jangka waktu tertentu menyebabkan pecahnya ikatan trigliserida menjadi gliserol dan FFA (Free Fatty Acid) atau asam lemak bebas. Selain itu, minyak goreng ini juga sangat disukai oleh jamur aflatoksin. Jamur ini dapat menghasilkan racun aflatoksin yang dapat menyebabkan penyakit pada hati. SIMPULAN DAN SARAN Simpulan Berdasarkan hasil penelitian dapat disimpulkan bahwa terdapat perbedaan nilai viskositas antara minyak goreng yang belum dipakai dengan minyak goreng yang sudah dipakai. Nilai viskositas untuk minyak jenis A, B, C, D, dan E yang paling besar yaitu pada saat minyak goreng belum dipakai dan viskositas paling kecil yaitu pada saat minyak goreng yang sudah dipakai empat kali. Pola perubahan viskositas minyak untuk menggoreng kentang ~~~ ( 61 ) ~~~

10 dengan variasi jumlah pemakaian berkurang secara eksponensial, artinya nilai viskositas berkurang seiring dengan banyaknya jumlah pemakaian minyak goreng. Saran Berdasarkan hasil penelitian dapat disarankan hal-hal sebagai berikut. (1) Penelitian ini dapat dikembangkan lebih lanjut dengan mengganti metode penelitian dengan alat yang berbeda. (2) Penelitian ini dapat dikembangkan lebih lanjut dengan menentukan sifat fisik minyak yang lain. (3) Penelitian ini dapat dikembangkan lebih lanjut dengan mengganti jenis fluida. (4) Penelitian ini dapat dikembangkan lebih lanjut dengan menggantikan variabel bebas yaitu jumlah pemakaian minyak dengan lamanya waktu penggorengan. DAFTAR PUSTAKA Aminah, S. (2010). Bilangan Peroksida Minyak Goreng Curah dan Sifat Organoleptik Tempe pada Pengulangan Penggorengan. Jurnal Pangan dan Gizi, 1 (1), Djijidihardjo, H. J. (1983). Mekanika Fluida. Jakarta: Erlangga. Esteban, B. (2012). Temperature dependence of density and viscosity of vegetable oils. Journal of Biomass and Bioenergy, 42, Munson, B. R. (2003). Mekanika Fluida Edisi Keempat Jilid 1. Jakarta: Erlangga. Olson, M., et al. (1993) Dasar-dasar Mekanika Fluida Teknik Edisi 5. Jakarta: Gramedia Pustaka Utama. Streeter, V. L. dan Wyle, E. B. (1999). Mekanika Fluida Jilid 1. Jakarta: Erlangga. Streeter, V. L. dan Wyle, E. B. (1995). Mekanika Fluida Jilid 2. Jakarta: Erlangga. Tipler, P. A. (1998). Fisika untuk Sains dan Teknik Jilid 1. Jakarta: Erlangga ~~~ ( 62 ) ~~~