PENGENALAN ALAT : ANPANG

TUGAS PAPER

PENGENALAN ALAT

MATA KULIAH PRAKTIKUM ANALISIS PANGAN

OLEH :

FINA MUFTIA

240210090134

UNIVERSITAS PADJAJARAN

FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI PERTANIAN

JURUSAN TEKNOLOGI INDUSTRI PANGAN

JATINANGOR

2012

HPLC

HPLC secara mendasar merupakan perkembangan tingkat tinggi dari kromatografi kolom. Selain dari pelarut yang menetes melalui kolom dibawah grafitasi, didukung melalui tekanan tinggi sampai dengan 400 atm. Ini membuatnya lebih cepat. HPLC memperbolehkan penggunaan partikel yang berukuran sangat kecil untuk material terpadatkan dalam kolom yang mana akan memberi luas permukaan yang lebih besar berinteraksi antara fase diam dan molekul-molekul yang melintasinya. Hal ini memungkinkan pemisahan yang lebih baik dari komponen-komponen dalam campuran.

Perkembangan yang lebih luas melalui kromatografi kolom mempertimbangkan metode pendeteksian yang dapat digunakan. Metode-metode ini sangat otomatis dan sangat peka. Cara Kerja HPLC adalah sampel yang akan dianalisis dijadikan dalam volume yang kecil dari fase bergerak.

Sampel pada HPLC diubah melalui reaksi kimia oleh fase diam ketika sampel melalui sepanjang kolom. Tujuan penggunaan alat ini adalah mengetahui kadar asam organik (Arindra, 2009).

Banyak dari pengubahan tergantung dari sifat alami analit, fase diam, dan fase bergerak. Waktu saat analit keluar dari ujung kolom disebut waktu retensi dan merupakan suatu karakteristik yang unik dari tiap analit. Penggunaan dari tekanan menaikkan kecepatan linear memberikan lebih sedikit waktu bagi analit untuk berdifusi, dan menghasilkan chromatogram. Pelarut yang banyak digunakan yaitu air dan zat-zat organik seperti methanol (Arindra, 2009).

HPLC ini digunakan untuk asam organik, seperti asam formiat dan asam asetat. Jika sampel mula-mula berbentuk padatan harus di-distruksi dulu kemudian di-treatment sehingga berupa larutan homogen yang tidak terdapat endapan lagi dan bening karena syarat sampel yang dapat dianalisa menggunakan HPLCadalah harus tidak ada endapan dan harus bening (Putra, E., 2004).

Ada dua perbedaan dalam HPLC, dimana tergantung pada polaritas relatif dari pelarut dan fase diam yaitu (Anonim, 2007):

a) Fase normal HPLC

Ini secara esensial sama dengan kromatografi lapis tipis atau kromatografi kolom. Kolom diisi dengan partikel silika yang sangat kecil dan pelarut non polar misalnya heksan. Sebuah kolom sederhana memiliki diameter internal 4,6 mm (dan mungkin kurang dari nilai ini) dengan panjang 150 sampai 250 mm.

Senyawa-senyawa polar dalam campuran melalui kolom akan melekat lebih lama pada silika yang polar dibanding degan senyawa-senyawa non polar. Oleh karena itu, senyawa yang non polar kemudian akan lebih cepat melewati kolom.

b) Fase balik HPLC

Dalam kasus ini, ukuran kolom sama, tetapi silika dimodifikasi menjadi non polar melalui pelekatan rantai-rantai hidrokarbon panjang pada permukaannya secara sederhana baik berupa atom karbon 8 atau 18. Sebagai contoh, pelarut polar digunakan berupa campuran air dan alkohol seperti metanol.

Akan terdapat atraksi yang kuat dalam kasus ini, antara pelarut polar dan molekul polar dalam campuran yang melalui kolom. Atraksi yang terjadi tidak akan sekuat atraksi antara rantai-rantai hidrokarbon yang berlekatan pada silika (fase diam) dan molekul-molekul polar dalam larutan. Oleh karena itu, molekul-molekul polar dalam campuran akan menghabiskan waktunya untuk bergerak bersama dengan pelarut (Anonim, 2007).

Senyawa-senyawa non polar dalam campuran akan cenderung membentuk atraksi dengan gugus hidrokarbon karena adanya dispersi gaya van der Waals. Senyawa-senyawa ini juga akan kurang larut dalam pelarut karena membutuhkan pemutusan ikatan hydrogen sebagaimana halnya senyawa-senyawa tersebut berada dalam molekul-molekul air atau metanol misalnya. Oleh karenanya, senyawa-senyawa ini akan menghabiskan waktu dalam larutan dan akan bergerak lambat dalam kolom. Ini berarti bahwa molekul-molekul polar akan bergerak lebih cepat melalui kolom (Anonim, 2007).

Langkah-langkah menganalisa menggunakan HPLC yaitu mula-mula sampel diinjeksi dengan syringe. Kemudian sampel masuk ke injection hall. Dari injection hall ini proses utama cara kerja HPLC dimulai, yaitu dengan memompa sampel ke kolom oleh LC20AT dalam tekanan tinggi (Arindra, 2009).

Sampel dijadikan fase bergerak dari kolom dan diolah dengan fase diam yaitu biasanya H₂SO₄ 0,05 N dan CH₃OH berdasarkan afinitas elektron. Setelah terpisah, dengan berbagai perhitungan matematis, HPLC yang sudah disambungkan dengan komputer ini memberikan pembacaan berupa peak. Setelah itu kita mencari luasan di bawah peak untuk mengetahui kadar analit (Arindra, 2009).

Diagram alir HPLC

Injeksi sampel

Injeksi sample seluruhnya otomatis dan anda tidak akan mengharapkan bagaimana mengetahui apa yang terjadi pada tingkat dasar. Karena proses ini meliputi tekanan, tidak sama halnya dengan kromatografi gas (jika anda telah mempelajarinya).

Waktu retensi

Waktu yang dibutuhkan oleh senyawa untuk bergerak melalui kolom menuju detektor disebut sebagai waktu retensi. Waktu retensi diukur berdasarkan waktu dimana sampel diinjeksikan sampai sampel menunjukkan ketinggian puncak yang maksimum dari senyawa itu. Senyawa-senyawa yang berbeda memiliki waktu retensi yang berbeda. Untuk beberapa senyawa, waktu retensi akan sangat bervariasi dan bergantung pada:

• tekanan yang digunakan (karena itu akan berpengaruh pada laju alir dari pelarut)
• kondisi dari fase diam (tidak hanya terbuat dari material apa, tetapi juga pada ukuran partikel)
• komposisi yang tepat dari pelarut
• temperatur pada kolom

Itu berarti bahwa kondisi harus dikontrol secara hati-hati, jika anda menggunakan waktu retensi sebagai sarana untuk mengidentifikasi senyawa-senyawa.

Detektor

Ada beberapa cara untuk mendeteksi substansi yang telah melewati kolom. Metode umum yang mudah dipakai untuk menjelaskan yaitu penggunaan serapan ultra-violet. Banyak senyawa-senyawa organik menyerap sinar UV dari beberapa panjang gelombang. Jika menyinarkan sinar UV pada larutan yang keluar melalui kolom dan sebuah detektor pada sisi yang berlawanan, maka akan mendapatkan pembacaan langsung berapa besar sinar yang diserap.

Jumlah cahaya yang diserap akan bergantung pada jumlah senyawa tertentu yang melewati melalui berkas pada waktu itu. Pelarut yang digunakan tidak mengabsorbsi sinar UV, tetapi menyerapnya. Misalnya, metanol, menyerap pada panjang gelombang dibawah 205 nm dan air pada gelombang dibawah 190 nm. Jika anda menggunakan campuran metanol-air sebagai pelarut, anda sebaiknya menggunakan panjang gelombang yang lebih besar dari 205 nm untuk mencegah pembacaan yang salah dari pelarut.

Rumus perhitungannya adalah y = ½ b.h yaitu persamaan yang diplotkan dengan least square. Sesuai dengan pengerjaan least square, maka sebelum menggunakan HPLC untuk analit, kita harus membuat kurva standar terlebih dahulu dengan menggunakan larutan standar (Arindra, 2009).

Gradien elusi memisahkan analit bergantung pada afinitas elektron sesuai fungsi dari afinitas elektron analit sebagai fase bergerak relatif terhadap fase diam. Hal ini sesuai dengan ekstraksi liquid-liquid, namun berjalan secara kontinu. Sesuai dengan prinsip tersebut maka komponen yang hidrofob dari analit akan keluar dari kolom pada kondisi metanol tinggi, sedangkan komponen yang hidrofil dari analit akan keluar dari kolom pada kondisi metanol rendah (Arindra, 2009). Setelah itu sampel dikeluarkan dari HPLC dan ruangan pembuangan dari HPLC ini dicuci dengan asam asetat.

Interpretasi output dari detektor

Output akan direkam sebagai rangkaian puncak-puncak, dimana masing-masing puncak mewakili satu senyawa dalam campuran yang melalui detektor dan menerap sinar UV. Sepanjang anda mengontrol kondisi kolom, anda dapat menggunakan waktu retensi untuk membantu mengidentifikasi senyawa yang diperoleh, tentunya, anda (atau orang lain) sudah mengukur senyawa-senyawa murninya dari berbagai senyawa pada kondisi yang sama. Selain itu dapat menggunakan puncak sebagai jalan untuk mengukur kuantitas dari senyawa yang dihasilkan.

Misalkan senyawa X. Jika menginjeksi suatu larutan yang mengandung senyawa murni X yang telah diketahui jumlahnya pada instrumen, anda tidak hanya dapat merekam waktu retensi dari senyawa tersebut, tetapi anda juga dapat menghubungkan jumlah dari senyawa X dengan puncak dari senyawa yang dihasilkan.

Area yang berada dibawah puncak sebanding dengan jumlah X yang melalui detektor, dan area ini dapat dihitung secara otomatis melalui layar komputer. Area dihitung sebagai bagian yang berwarna hijau dalam gambar (sangat sederhana). Jika larutan X kurang pekat, area dibawah puncak akan berkurang meskipun waktu retensi akan sama.

Ini berarti dimungkinkan mengkalibrasi instrumen sehingga dapat digunakan untuk mengetahu berapa jumlah substansi yang dihasilkan meskipun dalam jumlah kecil. Meskipun demikian, harus berhati-hati. Jika anda mempunyai dua substansi yang berbeda dalam sebuah campuran (X dan Y), dapatkah anda mengatakan jumlah relatifnya? Anda tidak dapat mengatakannya jika anda menggunakan serapan UV sebagai metode pendeteksinya.

Area di bawah puncak Y pada gambar lebih kecil dibanding dengan area dibawah puncak X. Ini mungkin disebabkan oleh karena Y lebih sedikit dari X, tetapi dapat sama karena Y mengabsorbsi sinar UV pada panjang gelombang lebih sedikit dibanding dengan X. Ini mungkin ada jumlah besar Y yang tampak, tetapi jika diserap lemah, ini akan hanya memberikan puncak yang kecil.

Rangkaian HPLC pada spektrometer massa

Ini menunjukkan pada saat detektor menunjukkan puncak, beberapa senyawa sementara melewati detektor dan pada waktu yang sama dapat dialihkan pada spektrometer massa. Pengalihan ini akan memberikan pola fragmentasi yang dapat dibandingkan pada data komputer dari senyawa yang polanya telah diketahui. Ini berarti bahwa identifikasi senyawa dalam jumlah besar dapat ditemukan tanpa harus mengetahui waktu retensinya.

VISKOMETER

Viskositas adalah ukuran resistensi zat cair untuk mengalir. Makin besar resistensi suatu zat  cair  untuk  mengalir  semakin  besar  pula  viskositasnya.  Rheologi  adalah  ilmu  yang mempelajari sifat aliran zat cair atau deformasi zat padat. Viskositas mula-mula diselidiki oleh Newton, yaitu dengan mensimulasikan zat cair dalam bentuk tumpukan kartu seperti pada gambar berikut :

Zat cair diasumsikan terdiri dari lapisan-lapisan molekul yang sejajar satu sama lain. Lapisan terbawah tetap diam, sedangkan lapisan di atasnya bergerak dengan kecepatankonstan,sehingga setiap lapisan akan bergerak dengan kecepatan yang berbanding langsung denganjaraknya terhadap lapisan terbawah yang tetap. Perbedaan kecepatan dv antara dua lapisan yangdipisahkan dengan jarak dx adalah dv/dx atau kecepatan geser (rate of share). Sedangkan gayasatuan luas yang dibutuhkan untuk mengalirkanzat cair tersebut adalah F/A atau tekanan geser (shearing stress)

Menurut Newton :

F/A     =  dv/dx

F/A     = ηdv/dx

η          =  F/Adv/dx

η          = koefisien viskositas, satuan Poise

Viskositas suatu zat dipengaruhi oleh suhu. Viskositas gas meningkat dengan bertambah tingginya suhu, sedangkan viskositas zat cair menurun denganmeningginya suhu. Hubungan antara viskositas dengan suhu tampak pada persamaan Arrhenius :

 A         : konstanta yang tergantung pada berat molekul dan volume molar zat cair

Ev        : energi aktivasi

R         : konstanta gas

T          : suhu mutlak

Hampir seluruh sistem dispersi termasuk sediaan-sediaan farmasi yang berbentuk emulsi,suspense, dan sediaan setengah padat tidak mengikuti hukum Newton. Viskosita cairan semacamini bervariasi pada setiap kecepatan geser, sehingga untuk mengetahui sifat alirannya dilakukan pengukuran pada beberapa kecepatan geser. Untuk menentukan viskositasnya dipergunakan viscometer rotasi Stormer.           

Berdasarkan grafik sifat alirannya (rheogram), cairan non Newton terbagi dalam dua kelompok, yaitu :

1. Cairan yang sifat alirannya tidak dipengaruhi waktu.Kelompok ini terbagi atas tiga jenis, yakni :

a) Aliran plastik

b) Aliran pseudoplastik

c) Aliran dilatan

2. Cairan yang sifat alirannya dipengaruhi oleh waktu.

Kelompok ini terbagi atas tiga jenis, yakni :

a) Tiksotropik

b) Antitiksotropik

c) Rheopeksi

Peralatan yang digunakan untuk mengukur viskositas dan rheologi suatu zat cair disebut viskometer. Viskometer juga merupakan suatu cara untuk menyatakan berapa daya tahan dari aliran yang diberikan oleh suatu cairan. Kebanyakan viscometer mengukur kecepatan dari suatu cairan mengalir melalui pipa gelas (gelas kapiler), bila cairan itu mengalir cepat maka viskositas cairan itu rendah (misalnya cair) dan bila cairan itu mengalir lambat maka dikatakan viskositasnya tinggi (misalnya madu).

Viskositas dapat diukur dengan mengukur laju aliran cairan yang melalui tabung berbentuk silinder. Ini merupakan salah satu cara yang paling mudah dan dapat digunakan baik untuk cairan maupun gas. Menurut hukum Poiseville, jumlah cairan yang mengalir melalui pipa persatuan waktu dirumuskan dengan persamaan :

                        V/t =  PR⁴/ 8 η L                        ket :  η =  Viskositas (dPa.s.)

                                                                                 V = Volume cairan

                                                                                 t =  Waktu (s)

                                                                                 P = Tekanan

                                                                                 R = Jari-jari tabung

                                                                                 L = Panjang tabung

Ada dua jenis viskometer, yaitu :

1.      Viskosimeter Satu Titik

Viskosimeter ini bekerja pada titik kecepatan geser, sehingga hanya dihasilkan satu titik pada rheogram. Ekstrapolasi dari titik tersebut ke titik nol akan menghasilkan garislurus. Alat ini hanya dapat digunakan untuk menentukan viskositas cairan Newton.Yang termasuk dalam jenis ini misalnya viskosimeter kapiler, bola jatuh, penetrometer, plastometer ,dll.

2.      Viskosimeter Banyak Titik

Dengan viskosimeter ini dapat dilakukan pengukuran pada beberapa harga kecepatangeser sehingga diperoleh rheogram yang sempurna. Viskosimeter jenis ini dapat jugadigunakan baik untuk menentukan viskositas dan rheologi cairan Newton maupun nonNewton. Yang termasuk ke dalam jenis viskosimeter ini adalah viskosimeter rotasi tipeStormer, Brookfield, Rotovico, dll.

Cairan yang mengikuti hukum Newton, viskositasnya tetap pada suhu dan tekanan tertentu dan tidak tergantung pada kecepatan geser. Oleh karena itu, vis-kositanya cukup ditentukan pada satu kecepatan geser. Viskometer yang dapat dipergunakan untuk keperluan itu adalah viskometer kapiler atau bola jatuh.  Apabila digambarkan antara kecepatan geser terhadap tekanan geser, maka diperoleh grafik garis lurus melalui titik nol seperti gambar grafik dibawahini. Contoh cairan Newton adalah minyak jarak, kloroform, gliserin, minyak zaitun, dan air.

Viskometer  bola  jatuh  merupakan  viskosimeter  satu  titik  yang  digunakan  untuk menentukan viskosita cairan newton. Viskosimeter ini bekerja pada satu titik kecepatan geser, sehingga hanya dihasilkan satu titik pada rheogram.

Prinsip kerja dari  viskometer bola jatuh adalah mengukur kecepatan bola jatuh melalui cairan dalam tabung pada suhu tetap. Viskometer Hoeppler, seperti terlihat pada Gambar, merupakan alat yang ada dalam perdagangan berdasarkan pada prinsip ini.  Pada viskosimeter Hoeppler tabungnya dipasang miring sehingga kecepatan bola jatuh akan berkurang sehingga pengukuran dapat dilakukan lebih teliti. Viskometer ini cocok digunakan untuk cairan yang mempunyai viskositas yang sukar diukur dengan viskosimeter kapiler.

Selanjutnya, viskositas cairan dapat dihitung dengan persamaan stokes yaitu :

η = 2r²(ρ₁-ρ₂)g/9v

Keterangan :    r =  jari-jari bola (cm)

ρ ₁= bobot jenis bola

ρ ₂= bobot jenis cairan

g = gaya gravitasi

v = kecepatan bola (cm.detik ^-1)

Persamaan diatas dapat disederhanakan menjadi :

η= B(ρ₁-ρ₂)t

Keterangan :    B = konstanta bola

T = waktu tempuh boal jatuh

Ada beberapa viscometer yang sering digunakan untuk menentukan viskositas suatu larutan, yaitu :

1. Viskositas Ostwald : Untuk menentukan laju aliran kuat kapiler
2. Viskositas Hoppler : Laju bola dalam cairan
3. Viskositas VT-03E/VT-04E : Gaya yang diperlukan untuk memutar silinder yang konsentris pada kecepatan sudut tertentu.

Pada viskositas ostwald yang diukur adalah waktu yang diperlukan oleh sejumlah cairan tertentu untuk mengalir melalui pipa kapiler dengan gaya yang disebabkan oleh berat cairan itu sendiri.

Didalam percobaan diukur waktu aliran untuk volume, melelui pipa kapiler yang vertical. Jumlah tekanan (P) dalam hukum Poiseville adalah perbedaan tekanan kedua permukaan cairan dan berbanding lurus dengan berat jenis cairan (r).

Secara analisis viskositas semakin turun dengan tingginya suhu. Hal tersebut mengakibatkan cairan menjadi lebih encer. Dengan encernya cairan maka viskositasnya semakin kecil. Di dalam handbook disebutkan bahwa viskositas standart untuk air

TEKSTUR ANALYZERS

Tekstur Analyzers digunakan untuk analisis Tekstur merupakan faktor penting yang mempengaruhi pengolahan dan penanganan, mempengaruhi kebiasaan, dan mempengaruhi rak-hidup dan penerimaan konsumen produk. Analisa tekstur didasarkan pada metode instrumental analisis tekstur.

Metode instrumental menilai tekstur pengukuran dapat dilakukan dalam kondisi lebih ketat didefinisikan dan dikendalikan. Perubahan kadar bahan dapat menyebabkan perubahan simultan beberapa karakteristik produk. Tujuan utama studi analisis tekstur profil banyak yang dirancang oleh satu atau lebih uji mekanis dengan kapasitas untuk menggantikan evaluasi sensorik manusia sebagai alat untuk mengevaluasi analisis tekstur.

Tanggapan kekuatan sampel akan ditampilkan pada layar digital bergerak naik atau turun tergantung pada seberapa jauh dalam mendorong keseimbangan ke dalam sampel, dimana ini adalah cara kerja tekstur analyzer.

KROMAMETER

Kromameter merupakan alat yang digunakan untuk mengukur warna dari permukaan suatu objek. Prinsip dasar dari alat ini  ialah interaksi antara energi cahaya diffus dengan atom atau molekul dari objek yang dianalisis. Menurut Darmawan(2009), prinsip kromameter adalah pengukuran perbedaan warna melalui pemantulan cahaya oleh permukaan sampel .

Alat ini terdiri atas ruang pengukuran dan pengolah data. Ruang pengukuran berfungsi sebagai tempat untuk mengukur  warna objek dengan diameter tertentu. Setiap kromameter dengan tipe berbeda memiliki ruang pengukuran dengan diameter yang berbeda pula.

Sumber cahaya yang digunakan yaitu lampu xenon. Lampu inilah yang akan menembak permukaan sampel yang kemudian dipantulkan menuju sensor spektral. Selain itu, enam fotosel silikon sensitifitas tinggi dengan sistem sinar balik ganda akan mengukur cahaya yang direfleksikan oleh sampel (Anonim, 1991).

Skema pengukuran dari kromameter yaitu sampel diberi cahaya diffus dan diukur pada sudut tertentu. Cahaya diffus yang mengenai sampel dipantulkan pada sudut tertentu, kemudian diteruskan ke sensor spektral, lalu dihitung menggunakan komputer mikro (Boedi, 2004).

Data hasil pengukuran dapat berupa Yxy (CIE 1931), L*a*b* (CIE 1976), Hunter Lab atau nilai tristimulus XYZ, yang sebelumnya diolah melalui pengolah data. Sistem pengukuran yang paling sering digunakan ialah sistem CIE L*a*b* atau CIELAB. Sistem warna CIELAB merupakan suatu skala warna-warna yang seragam dalam dimensi warna. Sistem ini diimplementasikan dalam bentuk dimensi warna.

Pengukuran warna dilakukan dengan cara meletakkan sampel bubuk (untuk mi mentah) dan lumatan (untuk  mi matang) pada lubang yang terdapat di tengah plat hitam, sampai lubang terisi penuh atau dipadatkan kemudian ditutup dengan kaca. Pemotretan dengan  chroma meter dilakukan sebanyak tiga kali pada masing-masing sampel. Sistem warna yang digunakan adalah sistem warna Hunter. Menurut Soekarto (1985), sistem warna Hunter Lab memiliki tiga atribut yaitu nilai L, a, dan b. Nilai L menunjukkan kecerahan sampel (warna kromatis, 0: hitam sampai 100: putih). Warna kromatik merah sampai hijau ditunjukkan oleh nilai a (a: 0 sampai 100 untuk warna merah, a: 0 sampai -80 untuk warna hijau). Warna kromatik biru sampai kuning ditunjukkan oleh nilai b (b: 0 sampai 70 untuk warna kuning, b: 0 sampai -70 untuk warna biru).

DAFTAR PUSTAKA

Anonim. Texture Analyzer. Diakses dari http://www.foodtechcorp.com/texture-analyzers.html pada tanggal 24 mei 2012.

Anonim. 2011. Viskositas dan Viskometer. Diakses dari http://che-mus.blogspot.com/2011/03/viskositas-dan-viskometer.html pada tanggal 24 mei 2012.

Clark, jim. 2007. Kromatografi Cair Kinerja Tinggi (HPLC). Diakses dari http://www.chem-is-try.org/materi_kimia/instrumen_analisis/kromatografi1/kromatografi_cair_kinerja_tinggi_hplc/ pada tanggal 24 mei 2012.

Delvina. 2011. Penentuan Kekentalan Cairan Dengan Viskometer Ostwald Dan Bola Jatuh. Diakses dari http://delvina-vina.blogspot.com/2011/11/penentuan-kekentalan-cairan-dengan.html pada 24 Mei 2012.

Tanti. 2011. Cara Kerja HPLC. Diakses dari http://www.artikelkimia.info/cara-kerja-hplc-21532201072011 pada 24 Mei 2012.