Cairan Infus Intravena (Intravenous Fluids)

9 02 2009

Ida Ayu NDS

S8302o8o13


A. Pemberian Cairan Infus Intravena (Intravenous Fluids)

Infus cairan intravena (intravenous fluids infusion) adalah pemberian sejumlah cairan ke dalam tubuh, melalui sebuah jarum, ke dalam pembuluh vena (pembuluh balik) untuk menggantikan kehilangan cairan atau zat-zat makanan dari tubuh. Secara umum, keadaan-keadaan yang dapat memerlukan pemberian cairan infus adalah perdarahan dalam jumlah banyak (kehilangan cairan tubuh dan komponen darah), trauma abdomen (perut) , fraktur (patah tulang), khususnya di pelvis (panggul) dan femur (paha) , “Serangan panas” (heat stroke) (kehilangan cairan tubuh pada dehidrasi), diare dan demam (mengakibatkan dehidrasi), luka bakar luas (kehilangan banyak cairan tubuh), semua trauma kepala, dada, dan tulang punggung (kehilangan cairan tubuh dan komponen darah)

Indikasi pemberian obat melalui jalur intravena antara lain :

1. Pada seseorang dengan penyakit berat, pemberian obat melalui intravena langsung masuk ke dalam jalur peredaran darah. Misalnya pada kasus infeksi bakteri dalam peredaran darah (sepsis). Sehingga memberikan keuntungan lebih dibandingkan memberikan obat oral. Namun sering terjadi, meskipun pemberian antibiotika intravena hanya diindikasikan pada infeksi serius, rumah sakit memberikan antibiotika jenis ini tanpa melihat derajat infeksi. Antibiotika oral (ditelan biasa melalui mulut) pada kebanyakan pasien dirawat di RS dengan infeksi bakteri, sama efektifnya dengan antibiotika intravena, dan lebih menguntungkan dari segi kemudahan administrasi RS, biaya perawatan, dan lamanya perawatan. Obat tersebut memiliki bioavailabilitas oral (efektivitas dalam darah jika dimasukkan melalui mulut) yang terbatas. Atau hanya tersedia dalam sediaan intravena (sebagai obat suntik). Misalnya antibiotika golongan aminoglikosida yang susunan kimiawinya “polications” dan sangat polar, sehingga tidak dapat diserap melalui jalur gastrointestinal (di usus hingga sampai masuk ke dalam darah). Maka harus dimasukkan ke dalam pembuluh darah langsung.

2. Pasien tidak dapat minum obat karena muntah, atau memang tidak dapat menelan obat (ada sumbatan di saluran cerna atas). Pada keadaan seperti ini, perlu dipertimbangkan pemberian melalui jalur lain seperti rektal (anus), sublingual (di bawah lidah), subkutan (di bawah kulit), dan intramuskular (disuntikkan di otot).

3. Kesadaran menurun dan berisiko terjadi aspirasi (tersedak- obat masuk ke

pernapasan), sehingga pemberian melalui jalur lain dipertimbangkan.

4. Kadar puncak obat dalam darah perlu segera dicapai, sehingga diberikan melalui injeksi bolus (suntikan langsung ke pembuluh balik/vena). .

5. Peningkatan cepat konsentrasi obat dalam darah tercapai. Misalnya pada orang yang mengalami hipoglikemia berat dan mengancam nyawa, pada penderita diabetes mellitus. Alasan ini juga sering digunakan untuk pemberian antibiotika melalui infus/suntikan, namun perlu diingat bahwa banyak antibiotika memiliki bioavalaibilitas oral yang baik, dan mampu mencapai kadar adekuat dalam darah untuk membunuh bakteri.

B. Jenis Cairan Infus:

1. Cairan hipotonik.

Adalah cairan infuse yang osmolaritasnya lebih rendah dibandingkan serum (konsentrasi ion Na+ lebih rendah dibandingkan serum), sehingga larut dalam serum, dan menurunkan osmolaritas serum. Maka cairan “ditarik” dari dalam pembuluh darah keluar ke jaringan sekitarnya (prinsip cairan berpindah dari osmolaritas rendah ke osmolaritas tinggi), sampai akhirnya mengisi sel-sel yang dituju. Digunakan pada keadaan sel “mengalami” dehidrasi, misalnya pada pasien cuci darah (dialisis) dalam terapi diuretik, juga pada pasien hiperglikemia (kadar gula darah tinggi) dengan ketoasidosis diabetik. Komplikasi yang membahayakan adalah perpindahan tiba-tiba cairan dari dalam pembuluh darah ke sel, menyebabkan kolaps kardiovaskular dan peningkatan tekanan intrakranial (dalam otak) pada beberapa orang. Contohnya adalah NaCl 45% dan Dekstrosa 2,5%.

2. Cairan Isotonik.

Adalah cairan infuse yang osmolaritas (tingkat kepekatan) cairannya mendekati serum (bagian cair dari komponen darah), sehingga terus berada di dalam pembuluh darah. Bermanfaat pada pasien yang mengalami hipovolemi (kekurangan cairan tubuh, sehingga tekanan darah terus menurun). Memiliki risiko terjadinya overload (kelebihan cairan), khususnya pada penyakit gagal jantung kongestif dan hipertensi. Contohnya adalah cairan Ringer-Laktat (RL), dan normal saline/larutan garam fisiologis (NaCl 0,9%).

3. Cairan hipertonik.

Adalah cairan infus yang osmolaritasnya lebih tinggi dibandingkan serum, sehingga “menarik” cairan dan elektrolit dari jaringan dan sel ke dalam pembuluh darah. Mampu menstabilkan tekanan darah, meningkatkan produksi urin, dan mengurangi edema (bengkak). Penggunaannya kontradiktif dengan cairan hipotonik. Misalnya Dextrose 5%, NaCl 45% hipertonik, Dextrose 5%+Ringer-Lactate, Dextrose 5%+NaCl 0,9%, produk darah (darah), dan albumin.

C. Faktor Yang Harus Diperhatikan Dalam Pemberian Terapi Cairan Intravena.

1. Dari Sisi Pasien.

Dari sisi pasien yang perlu diperhatikan adalah penyakit dasar pasien, status hidrasi dan hemodinamik, pasien dengan komplikasi penyakit tertentu, dan kekuatan jantung. Kesemua faktor ini merupakan hal yang harus diketahui dokter.

2. Dari Sisi Cairan

a. Kandungan elektrolit cairan

Elektrolit yang umum dikandung dalam larutan infus adalah Na+, K+, Cl, Ca2+, laktat atau asetat. Jadi, dalam pemberian infus, yang diperhitungkan bukan hanya air melainkan juga kandungan elektrolit ini apakah kurang, cukup, pas atau terlalu banyak.

b. Pengetahuan dokter dan paramedis tentang isi dan komposisi larutan infus sangatlah penting agar bisa memilih produk sesuai dengan indikasi masing-masing.

c. Osmolaritas cairan
Yang dimaksud dengan osmolaritas adalah jumlah total mmol elektrolit dalam kandungan infus. Untuk pemberian infus ke dalam vena tepi maksimal osmolaritas yang dianjurkan adalah kurang dari 900mOsmol/L untuk mencegah risiko flebitis (peradangan vena). Jika osmolaritas cairan melebihi 900 mOsmol/L maka infus harus diberikan melalui vena sentral.

3. Kandungan lain cairan.

Seperti disebutkan sebelumnya, selain elektrolit beberapa produk infus juga mengandung zat-zat gizi yang mudah diserap ke dalam sel, antara lain: glukosa, maltosa, fruktosa, silitol, sorbitol, asam amino, trigliserida. Pasien yang dirawat lebih lama juga membutuhkan unsur-unsur lain seperti Mg2+, Zn2+ dan trace element lainnya.

4. Sterilitas cairan infus.

Parameter kualitas untuk sediaan cairan infus yang harus dipenuhi adalah steril, bebas partikel dan bebas pirogen disamping pemenuhan persyaratan yang lain. Pada sterilisasi cairan intravena yang menggunakan metoda sterilisasi uap panas, ada dua pendekatan yang banyak digunakan, yaitu overkill dan non-overkill (bioburden-based).

a. Overkill adalah Pendekatan yang dilakukan untuk membunuh semua mikroba, dengan prosedur sterilisasi akhir pada suhu tinggi yaitu 121oC selama 15 menit. . Dengan cara ini, hanya cairan infus yang mengandung elektrolit tidak akan mengalami perubahan. Namun cara ini sangat berisiko dilakukan pada cairan infus yang mengandung nutrisi seperti karbohidrat dan asam amino karena bisa jadi nutrisi tersebut pecah dan pecahannya menjadi racun. Misalnya saja larutan glukosa konsentrasi tinggi. Pada pemanasan tinggi, cairan ini akan menghasilkan produk dekomposisi yang dinamakan 5-HMF atau 5-Hidroksimetil furfural yang pada kadar tertentu berpotensi menimbulkan gangguan hati. Selain suhu sterilisasi yang terlalu tinggi, lama penyimpanan juga berbanding lurus dengan peningkatan kadar 5-HMF ini.

b.Non-overkill :

sesuai dengan perkembangan kedokteran yang membutuhkan jenis cairan yang lebih beragam contohnya cairan infus yang mengandung nutrisi seperti karbohidrat dan asam amino serta obat-obatan yang berasal dari bioteknologi, maka berkembang juga teknologi sterilisasi yang lebih mutakhir yaitu metoda Non-Overkill atau disebut juga Bioburden, dimana pemanasan akhir yang digunakan tidak lagi harus mencapai 121 derajat, sehingga produk-produk yang dihasilkan dengan metoda ini selain dijamin steril, bebas pirogen, bebas partikel namun kandungannya tetap stabil serta tidak terurai yang diakibatkan pemanasan yang terlampau tinggi. Dengan demikian infus tetap bermanfaat dan aman untuk diberikan.

D. Pemberian Cairan Infus pada Anak
1. Berapa Banyak Cairan yang Dibutuhkan Anak Sehat ?

a. Anak sehat dengan asupan cairan normal, tanpa memperhitungkan kebutuhan cairan yang masuk melalui mulut, membutuhkan sejumlah cairan yang disebut dengan “maintenance”. Cairan maintenance adalah volume (jumlah) asupan cairan harian yang menggantikan “insensible loss” (kehilangan cairan tubuh yang tak terlihat, misalnya melalui keringat yang menguap, uap air dari hembusan napas dalam hidung, dan dari feses/tinja), ditambah ekskresi/pembuangan harian kelebihan zat terlarut (urea, kreatinin, elektrolit, dll) dalam urin/air seni yang osmolaritasnya/kepekatannya sama dengan plasma darah.

b. Kebutuhan cairan maintenance anak berkurang secara proporsional seiring meningkatnya usia (dan berat badan).

c. Perhitungan berikut memperkirakan kebutuhan cairan maintenance anak sehat berdasarkan berat badan dalam kilogram (kg).

d. Cairan yang digunakan untuk infuse maintenance anak sehat dengan asupan cairan normal adalah: NaCl 0.45% dengan Dekstrosa 5% + 20mmol KCl/liter.

2. Penyalahgunaan cairan infuse yang banyak terjadi adalah dalam penanganan

diare (gastroenteritis) akut pada anak.

a. Pemberian cairan infuse banyak disalahgunakan (overused) di Unit Gawat Darurat (UGD) karena persepsi yang salah bahwa jenis rehidrasi ini lebih cepat menangani diare, dan mengurangi lama perawatan di Rumah Sakit.

b. Gastroenteritis akut disebabkan oleh infeksi pada saluran cerna (gastrointestinal), terutama oleh virus, ditandai adanya diare dengan atau tanpa mual, muntah, demam, dan nyeri perut. Prinsip utama penatalaksanaan gastroenteritis akut adalah menyediakan cairan untuk mencegah dan menangani dehidrasi.

c. Penyakit ini umumnya sembuh dengan sendirinya (self-limiting), namun jika tidak ditangani dapat menyebabkan kehilangan cairan dan elektrolit yang bisa mengancam nyawa. Dehidrasi yang diakibatkan sering membuat anak dirawat di Rumah Sakit

d. Terapi cairan yang diberikan harus mempertimbangkan tiga komponen: rehidrasi (mengembalikan cairan tubuh), mengganti kehilangan cairan yang sedang berlangsung, dan “maintenance”. Terapi cairan ini berdasarkan penilaian derajat dehidrasi yang terjadi.

3. Penilaian Derajat Dehidrasi (dinyatakan dalam persentase kehilangan berat badan)

a. Tanpa Dehidrasi: diare berlangsung, namun produksi urin normal, maka makan/minum dan menyusui diteruskan sesuai permintaan anak (merasa haus).

b. Dehidrasi Ringan .

c. Dehidrasi Sedang (5-10%) Turgor (kekenyalan) kulit berkurang Mata cekung Permukaan lapisan lendir sangat kering Ubun-ubun depan mencekung Dehidrasi Berat (>10%) Tanda-tanda dehidrasi sedang ditambah: Denyut nadi cepat dan isinya kurang (hipotensi/tekanan darah menurun), Ekstremitas (lengan dan tungkai) teraba dingin Oligo-anuria (produksi urin sangat sedikit, kadang tidak ada), sampai koma

4. Pengawasan (Monitoring)
Semua anak yang mendapatkan cairan infuse sebaiknya diukur berat badannya, 6 –8 jam setelah pemberian cairan, dan kemudian sekali sehari.
Semua anak yang mendapatkan cairan infuse sebaiknya diukur kadar elektrolit dan glukosa serum sebelum pemasangan infuse dan 24 jam setelahnya. Bagi anak yang tampak sakit, diperiksa kadar elektrolit dan glukosa 4 – 6 jam setelah pemasangan dan sekali sehari sesudahnya.

E. Landasan Teori Pemakaian Cairan Infus

Tekanan Osmotik

Fenomena tekanan osmotik diperlihatkan oleh gambar 1 di bawah ini :

Tekanan untuk Menghentikan

kenaikan permukaan larutan

Larutan

Pelarut air Murni

Gambar 1 : Fenomena tekanan osmotik

Bagian ruangan kiri selaput semi permiabel mengandung pelarut air murni ,

dan pada ruang kanannya adalah larutannya. Pada mulanya permukaan cairan dalam kedua tabung adalah sama. Setelah beberapa saat lamanya , permukaan cairan dalam tabung kanan mulai naik dan ini berlangsung terus sampai kesetimbangan tercapai . Hal ini terjadi karena molekul-molekul air berpindah melalui selaput semi permiabel ke dalam larutan. Peristiwa perpindahan molekul-molekul pelarut melalui selaput semi permiabel dari pelarut murni atau dari larutan encer kepada larutan yang lebih pekat disebut osmosis.

Perpindahan molekul-molekul pelarut ke dalam larutan atau dari larutan encer kepada larutan yang lebih pekat sebenarnya dapat dihentikan dengan cara memberikan tekanan pada bagian ruang sebelah kanan . Proses tersebut dapat dilihat pada gambar 2 berikut ini :

Gambar 2 : Perpindahan molekul-molekul pelarut ke dalam larutan

Besarnya tekanan yang dibutuhkan untuk menghentikan proses osmosis disebut tekanan osmosis(p). Terjadinya proses alir secara spontan dari pelarut ke dalam larutan dikarenakan tekanan uap air murni lebih tinggi dibandingkan tekanan uap larutan. Walaupun osmosis merupakan suatu proses yang umum, tapi relatif sedikit yang tahumengenai bagaimana selaput semi permiabel menghentikan molekul-molekul yang lewat. Selaput semi permiabel memiliki pori-pori yang cukup kecil untuk tidak membiarkan molekul-molekul melewatinya. Besarnya tekanan osmotik diberikan oleh persamaan:

p = MRT

M = molaritas larutan,

R = konstanta gas (0,00821 l.atm.mol-1.K-1)

T = adalah suhu mutlak.

Tekanan osmotik = p dinyatakan dalam atmosfir.

Dari penjelasan di atas tekanan osmotik semuanya berbanding lurus dengan konsentrasi larutan. Maka sifat-sifat koligatif hanya tergantung pada jumlah zat terlarut dalam larutan. Jika dua larutan memiliki konsentrasi yang tidak sama, larutan yang lebih pekat disebut sebagai larutan yang hipertonik dan larutan yang lebih encer disebut hipotonik. Sedangkan larutan yang memiliki kepekatan yang sama dinamakan isotonik. Seperti yang sudah dibahas pada larutan elektrolit/non elektrolit, bahwa ion yang tersolvasi disebut ion bebas. Pada konsentrasi yang tinggi, kation dan anion memiliki bulatan hidrasi yang lebih sempurna dan cenderung bergabung satu sama lain membentuk pasangan ion . Suatu pasangan ion terdiri atas sebuah kation dan sebuah anion yang terikat rapat oleh gaya tarik elektrostatik. Keberadaan pasangan ion dalam larutan menurunkan daya hantar listrik . Karena kation dan anion dalam suatu pasangan ion netral tidak dapat bergerak bebas, sehingga tidak terjadi migrasi dalam larutan. Elektrolit – elektrolit yang banyak mengandung muatan ion seperti Mg2+,Al3+ , SO4-2, CO3-2 dan PO4-3 memiliki suatu kecenderungan untuk membentuk pasangan ion daripada garam, seperti NaCl atau KNO3.

Disosiasi elektrolit menjadi ion-ion akan mendukung sif-sifat koligatif larutan yang ditentukan oleh jumlah partikel yang ada. Sehingga diperoleh persamaan :

p = i M. R. T

i = faktor Van’t Hoff yang didefiniskan sebagai :

i = 1+ (n-1) a

a = derajad ionisasi = mol setelah ionisasi/ mol sebelum ionisasi

Maka, i = satu(1) untuk semua non elektrolit. Sedangkan untuk elektrolit kuat seperti NaCl dan KNO3 harga i = 2 dan untuk elektrolit kuat seperti Na2SO4 dan MgCl2 maka harga i = 3.

2. Prinsip Kerja Cairan infus

Dinding sel darah merah mempunyai ketebalan ± 10 nm dan pori berdiameter ± 0,8 nm. Molekul air berukuran ± setengah diameter tersebut, sehingga ion K+ dapat lewat dengan mudah. Ion K+ yang terdapat dalam sel juga berukuran lebih kecil dari pada ukuran pori dinding sel itu, tetapi karena dinding sel bermuatan positif maka ditolak oleh dinding sel. Jadi selain ukuran partikel muatan juga faktor penentu untuk dapat melalui pori sebuah selaput semipermiabel.

Cairan sel darah merah mempunyai tekanan osmotik yang sama dengan larutan NaCl 0,92%. Dengan kata lain cairan sel darah merah isotonik dengan NaCl 0,92%. Jika sel darah merah dimasukkan kedalam larutan NaCl 0,92%, air yang masuk keluar dinding sel akan setimbang (kesetimbangan dinamis). Akan tetapi jika sel darah merah dimasukkan kedalam larutan Nacl yang lebih pekat dari 0,92% air akan keluar dari dalam sel dan sel akan mengerut. Larutan yang demikian dikatakan hipertonik. Sebaliknya jika sel darah merah dimasukkan kedalam larutan NaCl yang lebih encer dari 0,92%, air akan masuk kedalam sel dan sel akan menggembung dan pecah(plasmolisis). Larutan ini dikatakan sebagai hipotonik.

Kenapa pada seseorang harus dilakukan pemasangan vena central, ini disebabkan obat atau cairan yang diberikan melalui vena perifer terlalu pekat atau atau istilahnya osmolalitas yang tinggi. Pada umumnya cairan yang bersifat bisotonik mempunyai osmolalitas berkisar 272 sampai dengan 301. pada cairan untuk pemberian nutrisi atau obat, biasanya osmolalitasnya diatas 1000 atau dikenal dengan hiperosmolar. pada vena perifer, osmolalitas 850 masih aman diberikan.selain hal tersebut diatas biasanya central vena kateter juga dipakai untuk melakukan resusitasi cairan secara cepat baik itu darah maupun cairan infus, bisa juga dipakai untuk mengukur tekanan vena central.





SISTEM KESEIMBANGAN PADA ESSENSE AROMA SINTETIS

9 02 2009

Kuncoro PR

s830208014

BAB I

PENDAHULUAN

A. Perisa, Essense atau Penyedap Sintetis

Penyedap sintetis atau sering disebut sebagai penyedap artificial adalah komponen atau zat yang dibuat menyerupai aroma penyedap alami. Penyedap sintetis dapat dibuat dari bahan penyedap aroma baik campuran dengan bahan alami maupun dari bahan sintetis itu sendiri. Beberapa komponen penyedap sintetis berperan sebagai penguat aroma pada penyedap alami, contohnya asetaldehida dapat digunakan sebagai penguat aroma jeruk.. Masing-masing penyedap dapat memberikan aroma yang spesifik, misalnya penggunaan etil butirat atau 3-hidroksi butirat dapat memberikan aroma anggur atau bersifat sinergis dengan aroma anggur. Beberapa contoh senyawa pembentuk aroma sintetis ditunjukkan pada tabel 1. berikut :

Tabel 1. Senyawa Pembentuk Aroma Sintetis

Senyawa

Sifat Aroma

Penggunaan

Asetaldehida

Asetaldehid benzyl metal etil asetat

Asetoin ( asetil metal karbinaol)

Alil butirat

Alil sinamat

Benzaldehid

Borneol ( bomil alcohol)

2-etil butiraldehid

tajam, aroma buah kuat rasa daun hijau

aroma susu (krim), tumbuhan

bau yoghurt dengan fatty creamy, rasa mentega

aroma buah apel, bau nenas, rasa apel

bau menyerupai bumbu manis dengan rasa buah

aroma dan rasa almond

bau dan rasa mint, lime, nut

bau dan rasa cokelat

penyedap buah, apel, jeruk dan mentega

penyedap buah : vanili

mentega, susu yogurt, strawberry

apel, nanas, peach, apricot

penyedap berry, anggur, dan peach

almond, cherry, peach, apricot, kacang

penyedap mint, bumbu

cokelat

Sumber : Tranggona ( 1989) dalam Wisnu Cahyadi, 2006: 99

B. Ester

Penyedap sintetis yang memberikan aroma seperti buah, pada umunya golongan senyawa ester. Alkil alkanoat atau yang disebut juga ester merupakan turunan dari asam karboksilat, yang mana atom H pada gugus karboksil diganti dengan alkil. Tata nama IUPAC ester mengikuti pola alkil alkanoat sedangkan tata nama trivial ester mengikuti pola alkil alkanoat tetapi alkanoatnya menggunakan nama trivial, atau boleh disebut juga alkil yang diikat O- karboksil yang diikuti C- karboksil dan diakhiri kata ester. Ester (alkil alkanoat) sering sekali digunakan dalam kehidupan sehari-hari karena mempunyai bau yang khas, seperti wangi buah-buahan dan bunga-bungaan yang biasa digunakan untuk parfum dan pewangi makanan contohnya, seperti oktil asetat sebagai essense yg beraroma jeruk, butil butirat sebagai essense beraroma nanas, amil asetat sebagai essense beraroma pisang, isoamil valerat sebagai essense yang beraroma apel,dll. selain sebagai essense buah-buahan dan pembuatan parfum, ester dapat juga sebagai bahan baku pembuatan sabun, bahan baku pembuatan lilin, dan mentega buatan (margarine).

BAB II

PEMBUATAN DAN REAKSI

A. Reaksi Pembuatan Ester

Ester dapat dibuat dengan mereaksikan asam karboksilat dan alkohol yang dipanaskan dengan katalis asam ( HCl atau H2SO4 ) :

asam karboksilat alkohol ester air

Proses reaksi diatas dinamakan esterifikasi ( Emil Fischer ). Reaksi keseimbangan yang terjadi dapat digeser kekanan dengan beberapa cara yaitu penambahan alkohol atau asam karboksilatnya ( tergantung mana yang lebih murah ) dan ester atau air yang terbentuk dipindahkan segera melalui penyulingan. Cara lain dengan mempertinggi suhu dan katalisator ( HCl atau H2SO4 ) untuk mempercepat terjadinya keseimbangan, sedangkan pengeluaran H2O dengan penarik atau higroskopik ( H2SO4, ZnCl2 ) digunakan untuk memperoleh ester yang lebih banyak. Keseimbangan akan tercapai dengan hasil ester 66,67%.

Contoh aplikasi : pembuatan metil benzoat

H+

R – CO – O – H    +   H – O – R’    —–>     R – C O- O – R’ + H2O

asam karboksilat        alkohol                     ester                   air

asam benzoat metil alkohol metil benzoat air

Jika asam karboksilat atau alkoholnya dirintangi atau jika fenol digunakan sebagai pengganti alkohol, kesetimbangan memihak ke arah pereaksi. Akibatnya ester atau fenil ester tidak dapat terbentuk dengan reaksi esterifikasi langsung.

asam karboksilat alkohol

( reaktan terhalang )

asam etanoat fenol

Mekanisme reaksi esterifikasi :

Langkah 1 : protonasi menambahkan muatan positif ke gugusan karbonil, reaktivitas gugus ini terhadap nukleofil lemah ( alkohol ) bertambah.

Langkah 2 : adisi dari alkohol nukleofilik ke gugusan karbonil menghasilkan gugusan – OR’

Langkah 3 : hilangnya proton dari gugus OR’ menyebabkan protonasi salah satu gugus – OH dan membentuk gugus hidroksil terprotonasi – OH2+.

Langkah 4 : hilangnya gugus hidroksil terprotonasi sebagai gugus yang terbaik lepas sebagai H2O, menghasilkan ester terprotonasi, yang kehilangan protonnya menghasilkan ester.

Semua langkah dari mekanisme adalah kesetimbangan asam-basa sehingga mekanisme tersebut dapat dirngkas sebagai berikut :

Etanol dan asam asetat yang ekimolekuler bereaksi dengan sedikit adanya asam sulfat pekat. Pada saat 2/3 bagian dari etanol dan asam asetat bereaksi akan diperoleh campuran yang terdiri 2/3 bagian ester dan air, sedangkan 1/3 bagian sisa berupa etanol dan asam asetat.

Menurut Goldberg dan Waage dengan kaidah Hukum aksi massa, tetapan keseimbangan reaksi esterifikasi dapat dinyatakan dengan rumus :

[CH3COOC2H5][H2O] (2/3) (2/3)

K =———————— = ————–= 4

[CH3COOH][C2H5OH] (1/3) (1/3)

Misalnya etanol sebanyak a mol dan asam asetat b mol, pada saat keseimbangan tercapai akan diperoleh :

x2

K =

(a-x) (b-x)

B. Aplikasi Pembuatan Ester ( etil asetat dan metil salisilat ) Sederhana

1. Alat dan Bahan

Tabel 2. Alat dan Bahan

Alat dan Bahan

Ukuran/satuan

Jumlah

Gelas kimia

Tabung reaksi berlengan

Tabung reaksi

Gelas ukur

Pipet tetes

termometer

Alat Pembakar spiritus

Sumbat gabus

Sendok

Kaki tiga/kasa

Etanol, Metanol

Asam asetat, asam salisilat

Asam sulfat

250 mL

-

kecil

10 mL

-

0 – 100oC

-

-

-

-

-

pekat

pekat

1

2

2

1

1

1

1

2

1

1

1

3 mL, 1 sendok teh

4 mL

2. Cara Kerja

a. Panaskan 100 mL air dalam gelas kimia 250 mL sampai suhu 70oC

b. (i) masukkan etanol 3 mL , asam asetat 3 mL dan 20 tetes asam sulfat pekat kedalam tabung berlengan.

(ii) Masukkan tabung reaksi kecil kedalam lubang sumbat dan tutupkan pada tabung berlengan.

(iii) isi tabung reaksi kecil dengan air.

c. Masukkan tabung berlengan kedalam air yang telah dipanaskan. Lanjutkan pemanasan agar suhu air mencapai 80oC

d. Ulangi prosedur diatas dengan menggunakan 3 mL metanol, asam salisilat dan 20 tetes asam sulfat pekat

Gambar 1. Pembuatan ester sederhana

3. Hasil

a. Pencampuran etanol, asam asetat dan asam sulfat pekat menghasilkan bau yang mirip bau balon karet, berwujud cair.

H+

CH3COOH + C2H5OH —–>  CH3COOC2H5 + H2O

asam asetat etanol etil asetat air

b. Pencampuran metanol, asam salisilat dan asam sulfat pekat mengahsilkan bau yang mirip bau obat gosok, yang berwujud kristal putih.

Jika yang direaksikan adalah asam asetat anhidrid dengan asam salisilat akan menghasilkan asam asetilsalisilat ( aspirin ).

B. Reaksi terhadap Ester

1. Reaksi Hidrolisis

Hidrolisis dari suatu ester menghasilkan asam karboksilat dan alkohol dalam suasana asam. Reaksi ini kebalikan dari esterifikasi langsung asam karboksilat dan alkohol. Untuk mendorong reaksi kearah pembentukan ester digunakan asam karboksilat dan alkohol berlebihan dan menghasilkan air. sedangkan pad hidrolisis dalam suasana asam digunakan air yang berlebihan untuk mendorong keseimbangan kearah karboksilat dan alkohol.

H+,panas

CH3COOC2H5 + H2O    ——->  CH3COOH + C2H5OH

etil asetat air                    asam asetat etanol

2. Penyabunan atau Saponifikasi

Penyabunan atau saponifikasi merupakan reaksi hidrolisis ester dalam suasana basa dan bukan merupakan reaksi keseimbangan. Karena itu penyabunan biasanya memberikan hasil yang lebih baik dari asam karboksilat dan alkohol dalam suasana asam. Hasil mula-mula dari penyabunan adalah karboksilat karena campurannya bersifat basa. Setelah campuran di asamkan karboksilat berubah menjadi asam karboksilat.

BAB III

KESIMPULAN

Essense atau penyedap sintetis merupakan suatu ester turunan asam karboksilat. Ester dapat dibuat melalui reaksi keseimbangang antara asam karboksilat dengan alkohol dalam suasana asam. Essense etil asetat ( bau balon karet ) dapat dibuat mengguakan asam asetat ( cuka ) dengan etanol dan dtambahkan katalis asam sulfat pekat. Sedangkan ester metil salisilat ( berbau obat gosok ) dibuat dari asam salisilat dengan metanol dengan katalis asam sulfat. Untuk mendapatkan hasil ester yang optimal perlu ditambahkan zat pereaksi ( asam karboksilat atau alkohol) secara berlebihan, atau dengan menyuling ( destilasi ) hasil reaksi untuk memisahkan airnya.

Ester dapat bereaksi dengan air membentuk asam karboksilat dan alkohol ( reversibel ) dalam suasana asam melalui reaksi hidrolisis. Sedangkan jika dalam suasana basa ( penyabunan) maka ester tidak mengalami reaksi keseimbangan ( irreversibel ).

REFERENSI

Fessenden ,Ralph; Fessenden,Joan S. 1997. Dasar-dasar Kimia Organik. Jakarta Barat : Binarupa Aksara

Hart,Craine Hart. 2005. Kimia Organik : suatu kuliah singkat, edisi 11. Jakarta : Erlangga

Nuryono, Iqmal T, Deni P. 2004. Petunjuk Praktikum : Kimia Dasar II. Yogyakarta : Laboratorium Kimia Dasar FMIPA UGM

Riawan S. 1990. Kimia Organik : edisi 1. Jakarta Barat : Binarupa Aksara

Wisnu Cahyadi. 2006. Bahan Tambahan Pangan: Analisis dan Aspek Kesehatan. Yakarta : PT Bumi Aksara

http://inorg-phys.chem.itb.ac.id/web/DIDAC/Didac02/Content/E19-27.htm





KEJU HASIL ELEKTROLISIS AIR SUSU

9 02 2009

Syamsudin
S830208023/IPA/Psain

Pendahuluan

Susu merupakan salah satu dari jenis makanan yang memiliki nilai gizi yang sangat tinggi, sebab di dalamnya terdapat unsur-unsur yang dibutuhkan oleh tubuh kita, diantaranya , protein, lemak berbagai vitamin dan mineral. Susu juga menjadi pelengkap dalam asupan makanan yang yang sangat berguna bagi tubuh. Kita mengenal berbagai macam jenis susu, diantaranya yaitu ASI ( air susu ibu ) susu ini sangat baik untuk menjaga kekebalan dan merupakan makanan yang paling higienis bagi bayi.
Bayi yang cukup mendapatkan asi akan tumbuh dengan baik dan tidak mudah terserang penyakit karna asi maupun susu sapi dan kambing yang keluar pada awal-awal mengandung kolustrum yang berfungsi sebagai antibiotik. Susu sapi merupakan jenis susu yang paling banyak diproduksi ndan dapat di ubah menjadi susu formula maupun susu bubuk dapat menjadi pengganti ASI dan bisa dikonsumsi untuk segala umur. Susu sapi yang dikonsumsi untuk bayi kadang menyebabkan alergi dengan ditandai gangguan pencernaan yang ditandai dengan muntah dan feser yang encer. Susu kambing juga bisa digunakan sebagai pengganti ASI yang kandungannya hampir sama dengan susu sapi, namun susu kabing kurang populir dibanding dengan susu sapi. Disamping susu hewani juga ada susu nabati dan yang populir saat ini adalah susu kedelai. Susu merupakan jenis makanan yang dapat langsung dinikmati dan punya nilai Gizi yang Sangat tinggi. Susu yang keluar pertama setelah hewan mamalia maupu ibu melahirkan mengandung kolustrum yang berfungsi untuyk membantu proses pertumbuhan dan sebagai imum yaitu menjaga tubuh dari serangan bacteri maupun virus. Susu juga banyak mengandung kalsium yang berfungsi untuk memperkuat tulang dan gigi. Dengan kebutuhan kalsium yang cukup maka tulang dan gigi akan menjadi kuat dan tidak mudak rapuh, disamping itu susu juga mengandung berbagai macam vitamin dan mineral yang sangat dibutuhkan oleh tubuh, maka dengan minum susu secara teratur kebutuhan makanan di dalam tubuh kita akan tercukupi dan akhirnya kita menjadi sehat.
Dengan elektrolisis susu dapat diubah menjadi berbagai jenis makanan, diantaranya protein yang terkandung di dalamnya bisa diubah menjadi yogurt, keju, unsur lemaknya dapat diubah margarin maupun bluband. Proses perubahan susu menjadi makanan lain itu akan dapat memberi nilai tambah secara ekonomi dan akan menjadi lebih awet. Susu merupakan media tumbuh bacteri yang sangat baik, sehingga jikja susu dibiarkan terbuka akan di datangi berjuta-juta bacteri sehingga akan mudah rusak, namun jika sudah diubah menjadi keju maka akanm enjadi awet dan tidak mudah rusak.

KAJIAN TEORI

A. Perbandingan Kandungan Nutrisi ASI, Susu Sapi dan Susu Kambing
________________________________________
Tidak seperti susu sapi, susu kambing tidak mengandung aglutinin. Akibatnya globula lemak susu kambing tidak mengalami klusterisasi, sehingga lebih mudah dicerna. Susu kambing mengandung kadar laktosa yang sedikit lebih rendah jika dibandingkan dengan susu sapi (4,1 vs 4,7 %). Kondisi ini sangat baik bagi orang yang mengalami“lactose-intolerant”.
Orang tua yang memiliki bayi yang alergi terhadap susu sapi dan susu formula, seringkali dianjurkan untuk menggunakan susu kambing sebagai salah satu alternatif. Secara teori, susu kambing lebih tidak menyebabkan alergi dan mudah dicerna dibandingkan dengan susu sapi, akan tetapi perlu dicatat bahwa penggunaan susu kambing tidak diperuntukkan sebagai susu pengganti susu formula. Seperti halnya dengan susu sapi, pengantian dalam jangka panjang dapat menyebabkan anemia dan iritasi usus halus. Jika bayi kita yang usianya di bawah 1 tahun mengalami alergi terhadap susu formula yang bahan dasarnya susu sapi, dianjurkan untuk mencoba susu formula berbasis kedelai atau susu khusus untuk “hypoallergenic”
Diperkirakan bahwa kejadian alergi terhadap susu sapi pada bayi berkisar antara 3-7 %, akan tetapi jumlah kejadian yang sebenarnya masih belum diketahui. Fries mengatakan bahwa berbagai gejala khas gangguan gastrointestinal kemungkinan berhubungan dengan komponen antigenic makanan, toxin tertentu, faktor fisik makanan bayi,buruknya penyiapan serta kontaminasi bakteri.
Dewasa ini kejadian alergi terhadap susu sapi atau makanan yang berbahan dasar susu sapi makin menurun. Salah satu faktor penyebabnya adalah penggunaan antibiotik dalam pakan sapi yang sudah sangat berkurang dan bahkan di beberapa negara penggunaannya sudah dilarang. Peternakan sapi harus menerapkan “Good Farming Practices” yang sudah terstandardisasi, sehingga susu yang dihasilkan lebih aman, sehat dan kandungan nutrisinya lebih baik.
Gejala alergi terhadap susu sapi pada bayi biasanya sudah mulai tampak sejak awal, bahkan pada beberapa kasus kejadian ini langsung tampak sejak bayi diberi susu formula asal sapi untuk pertama kalinya. Gejala yang tampak adalah ganggunan pencernaan seperti misalnya muntah, sembelit, feces yang sangat encer. Pada kasus tertentu terkadang tampak bayi kesulitan bernafas dan hidung berair.
Susu kambing memiliki komposisi nutrisi yang khas sehingga pada beberapa kasus dapat digunakan sebagai susu pengganti susu sapi pada bayi bayi yang mengalami “Hypo-Allergenic Infant Food” terhadap susu sapi.
Dalam memahami mengapa susu kambing dapat digunakan sebagai susu pengganti berikut disampaikan berbagai perbandingan nilai nutrisi susu kambing dibandingkan dengan susu sapi. Disamping itu perbandingan ini dapat dibandingkan dengan nilai nutrisi Air Susu Ibu (ASI) sebagai bahan pertimbangan sebelum menggunakan memberikan susu kambing pada bayi.

KANDUNGAN PROTEIN
Pada umumnya distribusi komponen protein susu kambing hampir sama dengan susu sapi, walaupun komposisi kaseinnya berbeda. Kasein yang dikandung susu sapi mengandung 55% alpha kasein, 30% beta kasein dan 15% kappa kasein, sedangkan susu kambing komposisinya adalah 19% alpha S-1 kasein, 21% alpha S-2 kasein dan 60% beta kasein.
Kasein susu kambing memiliki kandungan glycine (terutama methionine), arginin serta sulphur nya lebih tinggi jika dibandingkan dengan susu sapi.
Perbandingan antara Komposisi Nutrisi Susu Kambing, Susu Sapi dan ASI (untuk setiap 100 ml)
====================================================
Komponen ASI Sapi Kambing
====================================================
Protein-(g) 1.2 3.3 3.3
kasein-(g) 0.4- 2.8 2.5
Laktalbumin-(g) 0.3 0.4 0.4
Lemak-(g)- 3.8- 3.7 4.1
Laktosa(g)- 7.0- 4.8 4.7
Nilai-Kalori-(Kcal) 71- 69 76
Mineral-(g)- 0.21 0.72- 0.77
Kalsium-(mg)- 33 125 130
Fosfor-(mg) 43 103- 159
Mg-(mg) 4- 12 16
K-(mg) 55 138 181
Na-(mg) 15 58 41
Fe-(mg) 0.15 0.10 0.05
Cu-(mg) 0.04- 0.03- 0.04
I-(mg) 0.007 0.021
Mn-(mg)- 0.07 2 8
Zn-(mg) 0.53 0.38

VITAMIN:
Vitamin-A-(I.U.) 160 158 120
Vitamin-D-(I.U.) 1.4 2.0 2.3
Thiamine-(mg) 0.017 0.04 0.05
Riboflavin-(mg 0.04 0.18 0.12
Nicotinic-Acid-(mg) 0.17 0.08 0.20
Pantothenic-Acid-(mg) 0.20 0.35
Vitamin-B6-(mg) 0.001 0.035
Folic-Acid-(mcg) 0.2 2.0 0.2
Biotin-(mcg) 0.4 2.0- 1.5
Vitamin-B12-(mcg) 0.03- 0.50 0.02
Vitamin-C-(mg)- 4.0 2.0 2.0
=====================================================
Dari hasil penelitian yang dilakukan oleh Ribadeau Dumas et al. disimpulkan bahwa struktur molekuler susu kambing berbeda dengan susu sapi, demikian juga dengan kasein susunya. Dinyatakan bahwa selain laktalbumin, berbagai fraksi protein susu kambing berbeda dengan susu sapi. Hal ini kemungkinan besar merupakan penjelasan yang dapat digunakan untuk menjawab mengapa bayi yang tidak toleran terhadap susu sapi masih toleran dengan susu kambing.
Susu kambing juga memiliki “curd tension” yang lebih rendah jika dibandingkan dengan susu sapi perah FH dan Jersey (36, 52 dan 78). Hal ini diduga sebagai penyebab mengapa daya cerna susu kambing lebih baik jika dibandingkan dengan susu sapi.

KANDUNGAN LEMAK
Krim susu kambing lebih lambat mengendap jika dibandingkan dengan susu sapi. Hal ini disebabkan ukuran globula lemaknya lebih kecil. Disamping itu susu kambing memiliki “globule clustering agent” yang lebih sedikit.
Susu kambing memiliki asam lemak linoleic dan arachidonic yang lebih tinggi dan juga memiliki persentase asam lemak jenuh rantai pendek yang lebih tinggi. Perbedaan ini diduga berhubungan dengan lebih mudah dicernanya susu kambing dibandingkan dengan susu sapi.

Perbandingan Komposisi Asam Lemak ASI, Susu Sapi dan Susu Kambing
================================================
Asam Lemak ASI Sapi Kambing
===============================================
ASAM LEMAK JENUH
Butyric-Acid 0.4 3.1 2.6
Caproic-Acid- 0.1 1.0 2.3
Caprylic-Acid- 0.3 1.2 2.7
Capric-Acid 0.3 1.2 2.7
Lauric-Acid- 5.8 2.2 – 4.5
Myristic-Acid 8.6 10.5 11.1
Palmitic-Acid 22.6 26.3 28.9
Stearic-Acid 7.7 13.2 7.8
Arachidonic-Acid 1.0 1.2 0.4

ASAM LEMAK TIDAK JENUH
Oleic-Acid 36.4- 32.3- 27.0
Linoleic-Acid-8.3 1.6 2.6
Linolenic-Acid-0.4
C22-20-Acids- 4.2 1.0 0.4
Arachidonic-Acid 0.8- 1.0 1.5
================================================
Susu kambing memiliki kandungan asam caproic, caprylic, capric dan lauric yang lebih tinggi jika dibandingkan dengan susu sapi. Kandungan asam palmitic dan stearic nya lebih rendah.

KANDUNGAN MINERAL
Kandungan abu susu kambing berkisar antara 0,7-0,85 %. Susu kambing memiliki kandungan sodium (Na)yang lebih rendah, akan tetapi kandungan potassium (K) dan chlorine (Cl)nya lebih tinggi dibandingkan dengan susu sapi. Kandungan zat besi (Fe)susu kambing bervariasi bergantung pada cara pemeliharaan dan pakan kambing. Konsentrasi “trace elemen” susu kambing pada umumnya hampir sama dengan susu sapi kecuali kandungan cobalt(Co)nya

KANDUNGAN VITAMIN
Kandungan vitamin susu kambing hampir sama dengan susu sapi, kecuali untuk vitamin B6, asam folat dan vitamin B12 yang lebih rendah jika dibandingkan dengan susu sapi.
PENULIS :
*) Rarah Ratih Adjie Maheswari, Bagian Teknologi Hasil Ternak, Fakultas Peternakan IPB
*) Ronny Rachman Noor, Bagian Pemuliaan dan Genetika, Fakultas Peternakan IPB.
SUMBER BACAAN UTAMA :
1. Goat Milk and Its Use as a Hypo-Allergenic Infant Food By Dr. H.P. Maree, MBChB. First printed in Dairy Goat Journal, may 1978
2.http://askdrsears.com/html/3/t032400.asp
3. http://goatconnection.com/articles/publish/article_152.shtml
B. Kandungan Laktoferin dalam susu ibu dan kaitan dengan pengambilan kalori, protein dan ferum
Kajian ini bertujuan untuk menentukan kandungan laktoferin dalam susu ibu dan menguji perkaitannya dengan pengambilan kalori, protein dan ferum dalam diet ibu. Kajian telah dilakukan ke atas 35 orang ibu yang baru melahirkan sehingga hari ke-30 kelahiran di kawasan Serdang. Sampel susu ibu dipungut sebanyak tiga kali iaitu pada peringkat kolostrum (hari ke-2), transisi (hari ke-7) dan matang (hari ke¬30). Maklumat kajian diperolehi melalui penggunaan borang soal selidik yang mengandungi makiumat latar belakang subjek, Ingatan Diet 24 Jam dan Kekerapan Pengambilan Makanan. Maklumat Ingatan Diet 24 Jam dianalisis menggunakan DEMETER bagi menentukan pengambilan kalori, protein dan ferum ibu-ibu. Teknik ELISA sandwic tak bersaing telah digunakan untuk menentukan kandungan laktoferin dalam susu ibu. Hasil analisis yang dijalankan mendapati bahawa kandungan laktoferin menurun mengikut tempoh penyusuan dengan min laktoferin di dalam kolostrum sebanyak 7.0 ± 0.3 mg/ml (6.2 – 7.6 mg/ml), susu transisi sebanyak 3.5 ± 0.2 mg/ml (2.6-4.1 mg/ml) dan susu matang sebanyak 1.5 ± 0.2 mg/ml (1.2-1.9 mg/ml. Data pengambilan diet diet subjek kajian menunjukkan bahawa purata pengambilan nutrien ibu-ibu pada hari ke-30 meningkat berbanding hari ke-7. Purata pengambilan kalori pada hari ke¬7 ialah sebanyak 2540 ± 325 kcal dan meningkat kepada 2698 ± 364 kcal pada hari ke-30 sementara bagi protein pula sebanyak 65.0 ± 26.8 g pada hari ke-7 dan meningkat kepada 74.9 ± 32.1 g pada hari ke-30. Demikian juga bagi ferum, pada hari ke-7 didapati pengambilan sebanyak 11.5 ± 6.9 mg dan pada hari ke-30, ia meningkat kepada 14.4 ± 8.9 mg. Pekali Korelasi Pearson menunjukkan bahawa tiada perkaitan yang signifikan di antara pengambilan kalori, protein dan ferum dengan kandungan laktoferin pada p<0.05 (r=0.1258, 0.0878, 0.2056). Kajian ini mendapati bahawa kandungan laktoferin menurun sepanjang tempoh penyusuan, paling tinggi pada peringkat kolostrum dan aras laktoferin tidak dipengaruhi oleh pengambilan kalori, protein dan ferum ibu.
C. KOLOSTRUM
Susu kolostrum adalah susu awalan pertama yang dihasilkan oleh mamalia yang melahirkan anak dalam tempoh beberapa jam selepas kelahiran. Kolostrum ialah cecair pra-susu berwarna kuning-kekuningan yang dihasilkan selepas melahirkan anak. Manusia menghasilkan susu kolostrum hanya dalam tempoh 24 jam pertama sahaja. Lembu pula menghasilkan kolostrum dalam tempoh yang lebih lama iaitu antara 36 hingga 48 jam.
Dengan gabungan komposisi unsur-unsur yang wujud, ia meningkat-rangsang faktor imun dan faktor pertumbuhan yang menjamin kesihatan serta menyokong badan menghadapi cabaran hidup.
Susu kolostrum IgG-Plus ialah sejenis susu rendah laktos yang mengandungi kolostrum lembu semulajadi dari New Zealand. Ianya mengandungi IgG-Plus untuk membekalkan faktor imunisasi dan pertumbuhan yang kuat bagi menjamin kesihatan unggul.
Susu kolostrum IgG-Plus menggunakan ramuan 100% semulajadi, tiada bahan pengawet, hormon dan bahan kimia, malah ianya diproses dengan teknologi tinggi serta merupakan makanan kesihatan yang tiada kesan sampingan.

D. PERBEDAAN SUSU KOLOSTRUM DAN SUSU BIASA
Perbezaan utama di antara kolostrum dan susu biasa ialah kolostrum mengandungi komponen bioaktif yang tinggi. Terdapat lebih daripada 90 jenis komponen di dalamnya, di mana komponen utamanya terbahagi kepada dua, iaitu faktor imun dan faktor pertumbuhan.
Faktor imun terdiri daripada immunoglobulin (Ig). Berdasarkan kajian, kolostrum terdiri daripada 33% protein dan lebih 50% immunoglubulin (Ig). Kolostrum juga mempunyai banyak komponen khasiat seperti vitamin, mineral dan asid amino. Kesemua faktor ini bertindak bersama untuk mengawal dan mengekalkan kesihatan.

E. FUNGSI UTAMA KOLOSTRUM
•Menentang Selsema dan Alahan
•Menghalang Tulang Rapuh
•Keseimbangan Kandungan Gula
•Menentang Kuman Bakteria Yang Menjangkiti Melalui Makanan dan Air Minuman
•engurangkan Kesakitan Sakit Otot dan Keadaan Sistem Imunisasi Automatik
•Mengurangkan Berat dan Lemak Badan

Menghalang Tulang Rapuh
Bagi mereka yang kerap mengambil kolostrum, didapati antibodi badan mereka adalah lebih kuat terhadap penyakit. Badan mereka akan mempunyai komposisi anti-kuman dan anti-toksik, amat berkesan untuk meneutralisasi racun atau toksik yang dikeluarkan oleh kuman atau virus yang menjangkiti pada dinding sistem penafasan.

Menentang Selsema dan Alahan
Osteoclasts merupakan sel yang mengakibatkan tulang rapuh dan lemah. Osteoblasts pula sebaliknya secara langsung membantu penghasilan tulang kuat, menghasilkan IgF. Semakin kurang osteoblasts maka semakin tambahnya jumlah osteoclasts, yang dinamakan osteoporosis atau tulang rapuh.
Keseimbangan Kandungan Gula
Seperti yang dinyatakan dalam Journal Diabetis. Kolostrum dapat membantu menukarkan glukosa kepada darah daging manusia, ini justeru merendahkan kandungan gula dalam diabetis secara langsung. Tahap Nitrogen menjadi seimbang membantu mengurangkan berat badan, membantu pesakit diabetis untuk menjaga berat badan yang seimbang.
Menentang Kuman Bakteria Yang Menjangkiti Melalui Makanan dan Air Minuman
Kajian menunjukkan Immunoglobulin dalam kolostrum dapat mencegah dan mengubati penyakit. Komposisi dalam kolostrum seperti laktoferrins dapat membunuh kuman E-Coli. lgF yang terkandung dalam kolostrum dapat melindungi usus daripada jangkitan kuman bakteria dan meneutralkan racun toksin. Kajian juga menunjukkan respon tindak balas kolostrum terhadap kuman dan penyakit cirit-birit.
Mengurangkan Kesakitan Sakit Otot dan Keadaan Sistem Imunisasi Automatik
Kolostrum susu lembu yang mengandungi sejenis protein yang kaya dengan PRE dapat menenangkan sistem imunisasi yang terlampau aktif, dan merangsangkan sistem imunisasi yang kurang aktif. Dengan erti kata lain, ianya dapat membantu mengawal sistem imunisasi badan, dan menghalang serta membunuh kuman yang menyerang pada badan manusia.
Mengurangkan Berat dan Lemak Badan
Kolostrum membantu penyerapan glukosa pada otot, menguatkan otot-otot badan dan tenaga. Ini justeru membakarkan lemak badan dan mengurangkan lemak badan. Menurut kajian kertas daripada Persidangan Sains dan Perubatan yang diadakan di Australia pada 1998, ahli-ahli sukan yang mengambil kolostrum dapat menunjukkan pretasi yang lebih baik, dan dapat memulihkan tenaga mereka dalammasa yang lebih singkat selepas setiap latihan.

F. KEJU
Keju adalah salah satu produk olahan susu yang terbentuk karena koagulasi susu oleh rennet (enzim pencernaan dalam lambung hewan penghasil susu). Bagian dari susu cair yang terkoagulasi tersebut akan membentuk substansi padat seperti gel yang disebut curd, sejumlah besar air serta beberapa zat terlarut yang selanjutnya akan terpisah dari curd dan disebut whey. Dahulu keju diproduksi secara tidak sengaja, yaitu ketika bakteri yang ada dalam susu dan enzim pencernaan ternak bereaksi membentuk curd, dan kemudian terbentuklah keju mentah.
a. Prinsip pembuatan keju
Di dunia terdapat beragam jenis keju. Seluruhnya memiliki prinsip dasar yang sama dalam proses pembuatannya, yaitu:
1. Pasteurisasi susu : dilakukan pada susu 70 derajat celcius, untuk membunuh seluruh bakteri pathogen.
2. Pengasaman susu : Tujuannya adalah agar enzim rennet dapat bekerja optimal. Pengasaman dapat dilakukan dengan penambahan lemon jus, asam tartrat, cuka, atau bakteri Streptococcus lactis. Proses fementasi oleh Streptococcus lactis akan mengubah laktosa (gula susu) menjadi asam laktat sehingga derajat keasaman (pH) susu menjadi rendah dan rennet efektif bekerja.
3. Penambahan enzim rennet : Rennet memiliki daya kerja yang kuat, dapat digunakan dalam konsentrasi yang kecil. Perbandingan antara rennet dan susu adalah 1:5.000. Kurang lebih 30 menit setelah penambahan rennet ke dalam susu yang asam, maka terbentuklah curd. Bila temperatur sistem dipertahankan 40 derajat celcius, akan terbentuk curd yang padat. Kemudian dilakukan pemisahan curd dari whey.
4. Pematangan keju (ripening) :
Untuk menghasilkan keju yang berkualitas, dilakukan proses pematangan dengan cara menyimpan keju ini selama periode tertentu. Dalam proses ini, mikroba mengubah komposisi curd, sehingga menghasilkan keju dengan rasa, aroma, dan tekstur yang spesifik. Hal ini dipengaruhi oleh kondisi penyimpangan seperti temperatur dan kelembaban udara di ruang tempat pematangan. Dalam beberapa jenis keju, bakteri dapat mengeluarkan gelembung udara sehingga dihasilkan keju yang berlubang-lubang.
b. Jenis-jenis keju
Faktor yang memengaruhi jenis dan variasi keju:
1. Derajat keasaman susu pada proses pembuatan curd.
2. Jenis mikroorganisme yang digunakan.
3. Komposisi nutrisi susu yang digunakan dalam proses pembuatan keju.
Semakin tinggi kadar lemak dalam susu, keju yang dihasilkan akan semakin lembut, harum, dan menarik. Sebaliknya, bila kadar lemak dalam bahan baku susu rendah, akan dihasilkan keju yang keras dan berwarna pucat.
4. Temperatur, kandungan lembab dalam proses produksi.
5. Lama proses pematangan keju.
Secara umum, keju diklarifikasikan menjadi beberapa katagori:
1. Berdasarkan jenis susu yang digunakan:
a. susu sapi dan biri-biri: Keju Roquefort
b. susu kambing: Keju Chevre
2. Berdasarkan derajat kekerasan produk akhir:
a. sangat keras: Parmesan
b. keras, tanpa lubang-kubang: Cheddar
c. keras, berlubang: Gruyere
d. agak lembut (semisoft): Muenster
3. Berdasarkan proses yang terjadi dalam pematangan keju:
a. dimatangkan oleh jamur internal: Gorgonzola
b. dimatangkan oleh jamur eksternal: Camembert
4. Lain-lain:
a. Keju yang dibuat dengan memplastisasi curd dalam air panas: Caciocavallo
b. Keju yang diasinkan dengan penambahan garam ke dalam curd: Cheshire

Teknik dan variasi pembuatan keju dapat dilakukan/dikembangkan menurut kreativitas yang tak terbatas. Misalnya dengan penambahan biji-bijian, herba, minuman beralkohol, potongan buah-buahan dan pewarna ke dalam curd. Pewarna yang digunakan biasanya adalah merah annatto. Penambahan garam ke dalam keju biasanya adalah untuk menurunkan kadar air dan sebagai pengawet.
c. Nilai gizi
Keju merupakan makanan yang mengandung konsentrat nutrisi. Kandungan gizinya sangat baik untuk anak-anak yang ada dalam masa pertumbuhan. Juga untuk kaum vegetarian, yaitu mereka yang hanya memakan sayur-sayuran dan berpantang daging, keju dapat digunakan sebagai pengganti daging karena kandungan proteinnya yang tinggi.
Sebagai contoh, pada keju keras, seperti Chedar, setiap 100 gramnya menyuplai 36% protein, 80% kalsium, 34% lemak dari total kebutuhan gizi yang direkomendasikan per harinya (recommended daily allowance). Konversi susu menjadi keju memberikan keuntungan tersendiri karena sebagian besar lemak dan proteinnya telah dicerna oleh enzim dalam proses pembuatan keju sehingga lebih mudah diterima oleh sistem pencernaan manusia
Form : http://www.pikiran-rakyat.com/cetak/0203/02/1004.htm
Cara membuat keju :
1. Susu dipasteurisasi dahulu pada temperature 62-65oc selama 30 menit atau pada suhu 71,1-71,7oc selama 15-20 detik, lalu didinginkan pada suhu 300c.
2. Masukan ke dalam bak-bak keju dan diantara bak-bak keju dialirkan air panas 45o selama 15 menit. Untuk mempercepat fermentasi oleh asam laktat diberi starter 0,5-1 %, aduk sampai 10 menit dan dibiarkan sampai derajat asam 0,5 % (biasanya tercapai setelah ½ – 1 jam)
3. Pemberian zat warna dari tumbuh-tumbuhan sebanyak 0,5 – 3 cm larutan zat warna untuk 100 liter susu
4. Penambahan rennet sebanyak 4,2 ml/liter susu, 40 menit kemudian terjadi coagulasi protein (casein) dan terbentuk tahu keju (curd) untuk mempercepat pembentukannya ditambahkan CaCl2 sebanyak 0,02 %.
Agar tahu keju tidak tergumpal-bumpal, sebelum rennet ditambahkan harus dilarutkan dahulu ke dalam air dengan perbandingan 40 x pada temperature 85 – 90oF. pada permulaan penambahan rennet, susu diaduk untuk meratakan lemaknya dan rennet ditambahkan sedikit demi sedikit sambil doiaduk pelan-pelan secara konstan dalam beberapa menit setelah itu susu diaduk perlahan-lahan dekat permukaannya untuk mencegah pemecahan cream pengadukan dihentikan segera setelah ada tanda-tanda coagulasi.
5. Pemotongan tahu keju dengan pisau untuk mengeluarkan cairannya yang disebut whey.
6. Pemisahan tahu keju dengan whey, dengan cara:
– disaring dengan kain blacu, whey akan menetes
– bak keju diberi kran di bawahnya
7. Penambahan garam 1 ½ – 3 %, sambil tahu keju ditumbuk-tumbuk sehingga whey yang tersedia dapat keluar.
8. Bahan keju dicetak sambil ditekan ± 3 – 4
9. Proses pengeringan selama ± 3 – 4 hari
10. Seluruh permukaan dilapisi lilin/paraffin
11. Proses pematang, dalam ruangan yang gelap/sejuk pada suhu 13 – 14oc dan R.H 90 %, selama 2 minggu sampai 6 bulan tergantung dari keju yang dibuat. Makin lama makin baik.
Bahan utama pembuat keju adalah susu, terbanyak susu sapi, setelah itu susu kambing. Ada puluhan bahkan ratusan jenis keju, yang cara pembuatannya sangat bervariasi.
Menurut DR Anton Apriyantono, secara prinsip keju dibuat melalui 5 tahap yaitu: 1) persiapan susu, 2) koagulasi atau penggumpalan susu dengan menggunakan
enzim atau asam yang akan menghasilkan curd (bagian susu yang terkoagulasi atau tergumpalkan) dan whey (bagian susu yang dalam bentuk cairan setelah curd
terbentuk dan dipisahkan), 3) pemisahan whey untuk mendapatkan curd, 4) pengolahan curd dan 5) pematangan keju. Titik Rawan Pada tahap persiapan, susu dijernihkan agar steril, lalu dilakukan standarisasi komposisi susu dan pasteurisasi untuk membunuh bakteri patogen dan yang dapat merusak susu. Nah, tahap koagulasi rawan dari segi kehalalan keju. Sebab proses ini memerlukan bahan yang bisa membuat keju menjadi tidak halal. Pada dasarnya ada tiga metoda yang biasa dilakukan dalam koagulasi susu. Pertama, yang paling banyak digunakan dalam pembuatan berbagai jenis keju, yaitu
dengan menggunakan enzim (suatu protein yang mempunyai kemampuan mempercepat reaksi biologis) yang mampu menggumpalkan susu (koagulan). Koagulan mula-mula
berasal dari perut sapi muda, disebut rennet. Tapi kini, rennet diperoleh juga dari perut sapi dewasa, anak kambing, kambing dewasa, domba, dan babi. Selain itu, koagulan ada yang berasal dari mikroorganisma, tumbuh-tumbuhan, dan hasil fermentasi GMO (Genetically-Modified Organism, mikroorganisma yang telah diubah genetiknya).
Pada prakteknya, penggunaan koagulan rennet biasanya dilakukan bersama-sama dengan penambahan bakteri asam laktat yang digunakan pada metode kedua. Penambahan
bertujuan bukan hanya untuk menghasilkan asam yang akan memudahkan proses penggumpalan susu, tapi juga untuk menghasilkan flavor (citarasa) tertentu.
Dari segi kehalalan, penggunaan koagulan yang berasal dari hewan jelas rawan menghasilkan keju yang tidak halal karena disamping bisa berasal dari babi juga
bisa berasal dari sapi atau kambing yang tidak disembelih secara Islami (sebagian besar koagulan diproduksi oleh negara maju non muslim). Hal ini karena koagulan dari hewan ini disamping bisa tidak halal juga bercampur dengan keju yang dihasilkan. Oleh karena itu yang relatif aman adalah jika koagulannya berasal dari tumbuh-tumbuhan, ikroorganisma atau hasil fermentasi GMO dimana pada fermentasinya digunakan media (tempat pertumbuhan dan sumber makanan mikroorganisma) yang halal. Sayang sekali, pada saat ini yang paling banyak digunakan adalah koagulan yang berasal dari hewan.
Tapi, seiring dengan permintaan, koagulan yang berasal dari mikroorganisma meningkat penggunaannya. Di pasaran, khususnya di luar negeri, keju yang dibuat dengan menggunakan koagulan yang berasal dari mikroorganisma (dalam bahasa Inggris disebut microbial rennet) dapat dikenali melalui daftar ingredien yang menyebutkan microbial rennet. Metoda penggumpalan kedua, menggunakan asam yang dapat dihasilkan bakteri asam laktat yang ditambahkan kedalam susu, atau dengan menggunakan asam organik
seperti asam sitrat, asam asetat, asam tartarat atau whey yang telah diasamkan. Metoda ini dipakai dalam produksi keju Cottage dan keju Cream. Bakteri asam laktat mula-mula ditumbuhkan dalam suatu media (tempat pertumbuhan dan sumber makanan ikroorganisma), dipekatkan, dibekukan atau dikeringbekukan. Kemudian,
bakteri yang masih mengandung media dicampurkan dalam susu.
Dari segi kehalalan perlu dicermati media yang digunakan karena biasanya terdiri dari komponen susu dan nutrien lain seperti ekstrak khamir (yeast extract), mineral dan vitamin. Komponen susu yang perlu dicermati adalah whey karena bisa tidak halal.
Ekstrak khamir bisa tidak halal jika diperoleh sebagai hasil samping industri bir, atau jika untuk memproduksinya menggunakan media yang mengandung bahan
yang tidak halal. Metode ketiga, menggunakan asam dan pemanasan yang
tinggi. Metoda ini diterapkan misalnya dalam pembuatan keju Ricota dan Queso blanco.
Setelah tahap koagulasi yang menghasilkan curd, tahap selanjutnya adalah pemisahan curd dengan cairan yang disebut whey. Dilanjutkan dengan pengolahan curd.
Tahap terakhir pada pembuatan keju yaitu tahap pematangan melalui pemeraman, kecuali untuk beberapa jenis keju seperti keju pasta filata (Mozarella),
cottage dan cream. Pemeraman dimaksudkan untuk menumbuhkan mikroorganisma yang diinginkan dan menghambat yang tidak diinginkan. Hal ini berkaitan
dengan pembentukan flavor (citarasa) yang diinginkan disamping juga tekstur (kekerasan) yang sesuai. Pada pembuatan keju juga sering ditambahkan enzim
untuk menghasilkan flavor yang disukai. Enzim itu kebanyakan proteinase (enzim yang memecah protein) dan kadang-kadang lipase (enzim yang memecah lemak).
Keduanya dapat berasal dari hewan, selain dari mikroorganisma. Dengan demikian, penambahan enzim ini menambah titik kritis kehalalan
Ada yang cheese eater? Makanan yang satu ini emang terkenal yummy dan gurih. Tapi tahu ga sih sebenarnya keju itu terbuat dari apa & gimana cara bikinnya? Kalau ga, barangkali info berikut bisa menambah pengetahuan tentang makanan lezat yang satu ini..
G. Yogurt
Banyak tulisan di Internet mengenai cara pembuatan yogurt, mulai dari yang sederhana sampai yang kompleks dan teoritis. Tidak sedikit juga . Namun sayangnya tulisan dalam bahasayang membingungkan karenanya Indonesia, khususnya di Internet, mengenai pembuatan susu fermentasi ini masih sangat sedikit. Hal ini kami rasakan sendiri ketika berusaha mencari literatur yang berhubungan dengan yogurt dalam bahasa Indonesia.
Untuk itu kami berinisiatif untuk membuat tulisan mengenai yogurt (atau yoghurt, atau yoghourt atau yogourt,) ini selain sebagai dokumentasi kegiatan yang kami lakukan juga sebagai alternatif referensi bagi para pembaca sekalian.
Mudah mudahan tulisan serba serbi pengolahan susu ini bisa dibuat serial dengan menambahkan tulisan mengenai pengolahan susu yang lain. Sehingga bisa semakin memperkaya khazanah dan wawasan kita mengenai pengolahan susu dan by-product-nya.
Kami mulai melakukan eksperimen membuat yogurt ini sekitar pertengahan November 2005, dan sampai sekarang (Desember 2005), karena ternyata mikrobiologi dan makanan itu sesuatu yang mengasyikan (dan mengenyangkan tentunya), kami senang melakukan eksperimen yogurt dalam waktu waktu luang yang kami miliki.

Yogurt
Yogurt (atau yoghurt) menurut definisi penulis adalah sebuah produk olahan hasil fermentasi (pemeraman, peragian) susu oleh mikroorganisme tertentu yang produk akhirnya (yogurt) harus mengandung mikroorganisme tersebut diatas yang masih aktif dan hidup (active-live-culture).
Rumit ? Memang :). Kenapa sih sedemikian njelimet ? pokoknya asal asam, yogurt lah dia. Mungkin begitu yang ada dipikiran sebagian pembaca :).
Pendapat penulis diatas didasarkan kepada bahwa tanpa kehadiran mikroorganisme tertentu tersebut dalam jumlah yang cukup, yogurt hanyalah susu asam belaka. (NYC; National Yogurt Association di Amerika bahkan mengirimkan petisi pada FDA untuk mengamandemen standar agar memasukkan jumlah bakteri minimal 10^7 CFU / gram pada standar yogurt).
Salah satu kelebihan yogurt justru adalah karena kehadiran mikroorganisme tersebut yang dapat memperbaiki dan menjaga sistem pencernaan kita.
Sayang penulis tidak dapat menemukan dokumen Standar Nasional Indonesia mengenai yogurt dalam versi online (ada pembaca yang memiliki copy dokumen ini ?). Padahal di situs web Badan Standarisasi Nasional; BSN memuat daftar standar yogurt yang tercantum pada dokumen SNI 01-2981-1992.
Susu Fermentasi
Tidak ada satu literatur pun yang menyebutkan dengan pasti, kapan dan oleh siapa yogurt pertama kali diketemukan.
Banyak orang percaya bahwa asal muasal berbagai produk susu fermentasi berasal dari jaman dahulu kala ketika masyarakat kuno nenek moyang orang Bulgaria yang adalah suku nomaden penggembala ternak senang menyimpan dan membawa susu hasil hewan ternak ruminansia peliharaan mereka (terutama kambing) di dalam kantong yang terbuat dari kulit atau organ lambung binatang tersebut.
Tersebutlah di lereng selatan gunung tertinggi di Eropa, gunung Elbrus (5642m), yang terletak di Asia Tengah, daerah pegunungan Kaukasus. Walaupun berada di daerah pegunungan, lereng selatan ini berhawa panas karena terletak di antara Laut Hitam dan Laut Kaspia.
Legenda menyebutkan Yogurt ditemukan ketika seorang penggembala terlupa telah menyimpan susu di dalam kantong kulit tersebut, dan ketika teringat kembali, susu telah berubah menjadi cairan semi padat yang memiliki wangi harum dan berasa enak.
Kombinasi hawa panas dan kontaminasi mikroba tertentu yang hidup di lingkungan tersebut secara natural merubah dan menghasilkan sebuah produk olahan susu yang kita kenal sekarang dengan nama yogurt.
Mungkin tidak terlalu salah bila kita tetapkan bahwa yang menemukan yogurt adalah si yogurt itu sendiri
Kosa kata yogurt berasal dari bahasa Turki yoğurt yang diturunkan dari kata kerja yoğurmak, yang berarti “memadukan/mencampurkan”, sebuah referensi yang menjelaskan bagaimana yogurt dibuat (Wikipedia). Kosa kata ini mulai diperkenalkan sekitar abad ke delapan, dan pada sekitar abad ke sebelas berubah menjadi “Yoghurt”.

Berbicara mengenai legenda yogurt tidak lengkap tanpa menyebut nama mikrobiologis asal Russia, Ilya Ilyich Mechnikov atau dikenal juga dengan nama Eli Metchnikoff (1845 – 1916). Beliau ini yang banyak membuat penelitian mengenai mikrobiologi dan sistem kekebalan membuat teori bahwa yogurt dan kandungan bakteri asam laktat-lah yang membuat orang Bulgarian memiliki kesehatan dan usia serta harapan hidup yang panjang.
Mechinkov-lah yang kemudian mempopulerkan yogurt ke seantero Eropa. Peluang ini kemudian ditangkap oleh seorang wiraswastawan asal Spanyol, Isaac Caracasso yang membuat yogurt dalam skala industri di Barcelona yang mengusung merk Danone – dikenal dengan Dannon di Amerika pada tahun 1919.
Susu Fermentasi di Indonesia
Sama seperti legenda di tempat lain, sejarah dan asal muasal ).yogurt di Indonesia juga tidak jelas (setidaknya bagi penulis Penulis berpendapat yogurt sebetulnya sudah masuk ke Indonesia bersamaan sejak Belanda mulai masuk dan membawa budayanya kepada bangsa kita. Setidaknya literatur menunjukkan pada sekitar tahun 1906, Belanda memasukkan beberapa jenis sapi pedaging ke Sumba, Nusa Tenggara Timur dan kemudian menetapkan Sumba sebagai sentra pengembangbiakan ternak sapi daging dari jenis Ongole (India). Nampaknya sekitar tahun ini pula sapi perah mulai masuk ke Indonesia atas anjuran pemerintah Hindia Belanda (FAO, Livestock Industries of Indonesia Prior to the Asian Financial Crisis, 1999).
Sejarah juga mencatat bahwa pada sekitar tahun 1920, pemerintah Hindia Belanda menetapkan aturan mengenai produksi susu yang disebut Melk-Codex. Pada sekitar masa ini pula di daerah Lembang, Jawa Barat dibangun sebuah sentra peternakan sapi perah Baroe Adjak (Baru Adjak).
Dadih, susu fermentasi yang jadi tamu di negeri sendiri
Sebetulnya ada jenis produk susu fermentasi yang mirip dengan yogurt yang merupakan produk dalam negeri yaitu dadih. Dadih yang kurang lebih berarti gumpalan dalam adalah bahasa Melayu adalah minuman tradisional hasil fermentasi susu yang berasal dari Sumatera Barat. Dadih biasanya terbuat dari fermentasi susu kerbau yang disimpan di dalam ruas bambu segar, ditutup menggunakan daun pisang atau plastik kemudian didiamkan dalam suhu ruang (25 – 30oC) selama 24 – 48 jam. Setelah waktu tersebut, dengan bantuan berbagai mikroba yang ada di dalam bambu, air susu akan menggumpal menjadi semi padat seperti puding atau tahu putih. Saat ini dadih sedang dalam proses untuk mendapatkan hak paten dan dikembangkan lebih lanjut oleh para peneliti dari UGM.
Dadih memiliki aroma, cita rasa dan penampilan yang khas karena adanya pencampuran aroma susu dan bambu.
Warna dadih putih kekuningan dan berasa asam. Ada dua jenis bambu yang sering digunakan oleh masyarakat Sumatera Barat, bambu gombong (Gigantochloa verticilata) dan bambu ampel (Bambusa vulgaris). Pemilihan bambu tersebut dikarenakan rasa pahit pada bambu, sehingga menghindarkan dari semut. Bambu yang digunakan adalah yang berumur sedang. Selain itu penutup tempat dadih biasa juga menggunakan daun keladi atau daun talas. (Surajudin, Fauzi R. Kusuma, Dwi Purnomo, Yoghurt: Susu Fermentasi yang Menyehatkan, Jakarta: AgroMedia Pustaka, 2005)
Jujur, penulis lebih mengenal yogurt daripada dadih. Karenanya tertarik juga untuk mencoba membuat dadih dari susu sapi (bisa tidak ya?).

http://www.google.com/search?ie=UTF-8&oe=UTF-8&sourceid=navclient&gfns=1&q=MENGENAL+SUSU+SAPI

PEMBAHASAN
Air susu dapat dielektrolisis menjadi berbagai macam jenis makanan berbeda, yang dapat memberi nilai tambah secara ekonomi. Sepuluh litera ir susu akan menghasilkan 1 kg keju, jira kita hitung harga satu liter air susu Rp 3.000,00, maka 10 liternya akan menghasilkan uang Rp 30.000,00, jira susu tersebut diubah menjadi keju satu kg keju harganya seratus ribu rupiah, maka setiap 10 liter air susu memberi nilai tambah Rp 70.000,00, sehingga jelas sekali bahwa susu yang diubah menjadi keju akan dapat meningkatkan kesejahteraan manusia.
Dalam makalah ini tidak semua hasil elektrolisis dari susu akan saya bahas,namun hanya salah satu produknya yaiu keju.
Keju adalah salah satu produk olahan susu yang terbentuk karena koagulasi susu oleh rennet (enzim pencernaan dalam lambung hewan penghasil susu). Bagian dari susu cair yang terkoagulasi tersebut akan membentuk substansi padat seperti gel yang disebut curd, sejumlah besar air serta beberapa zat terlarut yang selanjutnya akan terpisah dari curd dan disebut whey. Secara garis besar proses pembuatan keju adalah sebagai berikut :
Di dunia terdapat beragam jenis keju. Seluruhnya memiliki prinsip dasar yang sama dalam proses pembuatannya, yaitu:
Persiapan, dalam hal ini memilih susu susu yang baik dan menyipan alat dan bahan lain yang akan digunakan untuk membuat keju, setelah persispan selesai dilanjutkan pelksanaan pembuatan keju yang dimulai dengan. Pasteurisasi susu yaitu pemanasan pada susu sampai 70 derajat celcius,hal ini dilakukan dalam rangka untuk membunuh seluruh bakteri pathogen yang ada di dalam susu, karena susu merupakan salah satu media yang sangat baik untuk pertumbuhan bacteri, dengan terbunuhnya bacteri patogen maka susu menjadi higienis. Kemudisn dilanjutkan dengan Pengasaman susu Tujuannya adalah agar enzim rennet dapat bekerja optimal. Pengasaman dapat dilakukan dengan penambahan lemon jus, asam tartrat, cuka, atau bakteri Streptococcus lactis. Proses fementasi oleh Streptococcus lactis akan mengubah laktosa (gula susu) menjadi asam laktat sehingga derajat keasaman (pH) susu menjadi rendah dan rennet efektif bekerja, pengasaman ini juga menyebabkan penggumpalan yang menghasilkan curd yaitu bagian susu yang terkoogulasi atau tergumpaklan dan whey yaitu bagian susu yang dalam bentuk cairan seteelah curd terbentuk dan dipisahkan. Setelah pengasaman dilanjutkan pemisahan whey untuk mendapatkan curd dengan penambahan enzim rennet : Rennet memiliki daya kerja yang kuat, dapat digunakan dalam konsentrasi yang kecil. Perbandingan antara rennet dan susu adalah 1:5.000. Kurang lebih 30 menit setelah penambahan rennet ke dalam susu yang asam, maka terbentuklah curd. Bila temperatur sistem dipertahankan 40 derajat celcius, akan terbentuk curd yang padat. Kemudian dilakukan pemisahan curd dari whey, tahap selanjutnya adalah pengolahan curd menjadi keju untuk mempercepat pembentukanya ditambahkan Ca Cl2 sebanyak 0,02 %, agar keju tidak tergumpal-gumpa sebelum renet ditambahkan b harus dilarutkan dahulu ke dalam air dengan perpandingan 40 x pada temperatur 85-90 derajat Farenhet. Pada permulaan penambahan renet , susu diaduk untuk meratakan dengan lemaknya dan renet ditambahkan sedikit demi sedikit diaduk pelan-pelan secara konstandalam beberapa menit setelah itu curd diaduk perlahan-lahan dekat permukaanya untuk mencegah pemecahan cream pengadukan dihentikan setelah ada tanda-tanda koogulasi, dengan terbentuknya koogulasi berarti keju sudah terbentuk. Tahap terkhir dari pembuatan keju adalah pematangan keju (ripening) :
Untuk menghasilkan keju yang berkualitas, dilakukan proses pematangan dengan cara menyimpan keju ini selama periode tertentu. Dalam proses ini, mikroba mengubah komposisi curd, sehingga menghasilkan keju dengan rasa, aroma, dan tekstur yang spesifik. Hal ini dipengaruhi oleh kondisi penyimpangan seperti temperatur dan kelembaban udara di ruang tempat pematangan. Dalam beberapa jenis keju, bakteri dapat mengeluarkan gelembung udara sehingga dihasilkan keju yang berlubang-lubang

KESIMPULAN

Susu secara alami sudah dapat dimanfaatkan untuk kutuhan unsur-unsur yang dibutuhkan oleh tubuh, jika susu tersebut diolah menjadi keju maka akan dapat memebri nilai tambah baik secara ekonomi maupun ketahanan terhadap bacteri. Dengan diubah menjadi keju akan lebih awet dan tidak mudah rusak.

DAFTAR PUSTAKA

: http://www.pikiran-rakyat.com/cetak/0203/02/1004.htm

http://www.google.com/search?ie=UTF-8&oe=UTF-8&sourceid=navclient&gfns=1&q=MENGENAL+SUSU+SAPI

Adnan , M. , 1984. Kimia dan Teknologi Pengolahan Air Susu. Andi offset. Yogyakarta.

Buckle, K.A., R.A. Edwards, G.H. Fleet dan M. Wooton. 1987. Ilmu Pangan. Universitas Indonesia Prees, Jakarta (Diterjemahkan oleh Hadi Purnomo dan Adiono)

Hadiwiyoto, S. 1983. Hasil – hasil Olahan Susu, Ikan, Daging, dan Telu. Libertyi, Yogyakarta.

Hadiwiyoto, S. 1994. Teori dan Prosedur Pengujian Mutu Susu dan hasil oalahannya. Libertyi, Yogyakarta.

Resang, A.A. dan A.H. Nasution. 1963. Ilmu Kesehatan Susu. Cetakan Pertama. Fakultas Kedokteran Hewan. Institut Pertanian Bogor, Bogor.

Soeparno. 1992. Primsip Kimia dan Teknologi Susu. Pusat Antar Universitas. Pangan dan Gizi. Universitas Gadjah Mada, Yogyakarta.

Suyito. 1990. Bahan – bahan Pengemas. Pusat Antar Universitas. Pangan dan Gizi. Universitas Gadjah Mada, Yogyakarta.

Williamson,G. dan W. J. A. Payne. 1993. Pengantar Peternakan di Daerah Tropis. Gadjah Mada University Prees, Yogyakarta.

Winarno F. G. , Fardiaz S. dan Fardiaz D. 1982. Pengantar Teknologi Pngan. Penerbit Gramedia, Jakarta.





Pemanfaatan Au3+ Sebagai Elektroplating Pada Perhiasan Emas

15 12 2008

Th. Ambaristi/P.Sains/IPA

S830208024

PENGARUH PENAMBAHAN NaCl PADA PEMBUATAN ES KRIM

A. Sifat Koligatif Larutan

Larutan merupakan campuran homogen antara dua atau lebih zat. Adanya interaksi antara zat terlarut dan pelarut dapat berakibat terjadinya perubahan sifat fisis dari komponen-komponen penyusun larutan tersebut. Salah satu sifat yang diakibatkan oleh adanya interaksi antara zat terlarut dengan pelarut adalah sifat koligatif larutan. Sifat koligatif larutan adalah sifat larutan yang hanya dipengaruhi oleh jumlah partikel zat terlarut di dalam larutan, dan tidak dipengaruhi oleh sifat dari zat terlarut.

Hukum Raoult merupakan dasar bagi empat sifat larutan encer yang disebut sifat koligatif ( dari bahasa latin colligare, yang berarti “mengumpul bersama”) sebab sifat-sifat itu tergantung pada efek kolektif jumlah partikel terlarut, bukannya pada sifat partikel yang terlibat. Keempat sifat itu ialah :

1. Penurunan tekanan uap larutan relatif terhadap tekanan uap pelarut murni

2. Peningkatan titik didih

3. Penurunan titik beku

4. Gejala tekanan osmotik (Oxtoby, David W : 2004 , 166)

B. Penurunan Titik Beku Larutan

Proses pembekuan suatu zat cair terjadi bila suhu diturunkan, sehingga jarak antarpartikel sedemikian dekat satu sama lain dan akhirnya bekerja gaya tarik menarik antarmolekul yang sangat kuat. Adanya partikel-partikel dari zat terlarut akan mengakibatkan proses pergerakan molekul-molekul pelarut terhalang, akibatnya untuk dapat lebih mendekatkan jarak antarmolekul diperlukan suhu yang lebih rendah. Jadi titik beku larutan akan lebih rendah daripada titik beku pelarut murninya. Perbedaan titik beku akibat adanya partikel-partikel zat terlarut disebut penurunan titik beku (∆Tf). Penurunan titik beku larutan sebanding dengan hasil kali molalitas larutan dengan tetapan penurunan titik beku pelarut (Kf), dinyatakan dengan persamaan :

∆Tf = Kf m atau ∆Tf = Kf (n x 1000/p)

Dimana :

∆Tf = penurunan titik beku

Kf = tetapan penurunan titik beku molal

n = jumlah mol zat terlarut

p = massa pelarut

Titik beku larutan merupakan titik beku pelarut murni dikurangi dengan penurunan titik bekunya atau Tf = Tfo - ∆Tf. (Sudarmo, Unggul:2007,13)

C. Penyebab dan Definisi Penurunan Titik Beku Larutan

Apakah yang dimaksud dengan penurunan titik beku? Air murni membeku pada suhu 0oC, dengan adanya zat terlarut misalnya saja di tambahkan gula ke dalam air tersebut maka titik beku larutan ini tidak akan sama dengan 0oC, melainkan akan turun dibawah 0oC, inilah yang dimaksud sebagai “penurunan titik beku”.

Jadi larutan akan memiliki titik beku yang lebih rendah dibandingkan dengan pelarut murninya. Sebagai contoh larutan garam dalam air akan memiliki titik beku yang lebih rendah dibandingkan dengan pelarut murninya yaitu air, atau larutan fenol dalam alkohol akan memiliki titik beku yang lebih rendah dibandingkan dengan pelarut murninya yaitu alkohol.

Mengapa hal ini terjadi? Apakah zat terlarut menahan pelarut agar tidak membeku? Penjelasan mengapa hal ini terjadi lebih mudah apabila dijelaskan dari sudut pandang termodinamik sebagai berikut.

Contoh,  air murni pada suhu 0oC. Pada suhu ini air berada pada  kesetimbangan antara fasa cair dan fasa padat.  Artinya kecepatan air berubah wujud dari cair ke padat atau sebaliknya adalah sama, sehingga bisa dikatakan fasa cair dan fasa padat pada kondisi ini memiliki  potensial kimia yang sama, atau dengan kata lain tingkat energi kedua fasa adalah sama.

Besarnya potensial kimia dipengaruhi oleh temperatur, jadi pada suhu tertentu potensial kimia fasa padat atau fasa cair akan lebih rendah daripada yag lain, fasa yang memiliki potensial kimia yang lebih rendah secara energi lebih disukai, misalnya pada suhu 2oC fasa cair memiliki potensial kimia yang lebih rendah dibanding fasa padat sehingga pada suhu ini maka air cenderung berada pada fasa cair, sebaliknya pada suhu -1oC fasa padat memiliki potensial kimia yang lebih rendah sehingga pada suhu ini air cenderung berada pada fasa padat.

Apabila ke dalam air murni kita larutkan garam dan kemudian suhunya kita turunkan sedikit demi sedikit, maka dengan berjalannya waktu pendinginan maka perlahan-lahan sebagian larutan akan berubah menjadi fasa padat hingga pada suhu tertentu akan berubah menjadi fasa padat secara keseluruhan. Pada umumnya zat terlarut lebih suka berada pada fasa cair dibandingkan dengan fasa padat, akibatnya pada saat proses pendinginan berlangsung larutan akan mempertahankan fasanya dalam keadaan cair, sebab secara energi larutan lebih suka berada pada fasa cair dibandingkan dengan fasa padat, hal ini menyebabkan potensial kimia pelarut dalam fasa cair akan lebih rendah (turun) sedangkan potesnsial kimia pelarut dalam fasa padat tidak terpengaruh. Maka akan lebih banyak energi yang diperlukan untuk mengubah larutan menjadi fasa padat karena titik bekunya menjadi lebih rendah dibandingkan dengan pelarut murninya. Inilah sebab mengapa adanya zat terlarut akan menurunkan titk beku larutannya. Rumus untuk mencari penurunan titik beku larutan adalah sebagai berikut:

rTf = Kf . m. i

Keterangan:

· delta Tf = Penuruan titik beku

· m = molalitas larutan

· Kf = Tetapan konstantat titik beku larutan

Jangan lupa untuk menambahkan faktor van hoff pada rumus diatas apabila larutan yang ditanyakan adalah larutan elektrolit.

Contoh soal :

1. Tentukan titik beku larutan yang terjadi jika 9 gram glukosa dan 5,85 gram NaCl dilarutkan dalam 200 gram air Kf air = 1,86oC/m?

(Mr glukosa = 180 dan Mr NaCl = 58,5)

Jawab :

∆Tf larutan = ∆Tf glukosa + ∆Tf NaCl

= (Kf x m glukosa + Kf x m x i )

= (1,86 x 9gr/180 x 1000/200gr + 1,86 x 5,85 gr/58,5 x 1000/200gr x 2)

= (0,465 + 1,86)0C = 2,3250C

Jadi titik beku larutan yang terjadi adalah -2,3250C.

D. Penerapan Penurunan Titik Beku Larutan Dalam Pembuatan es krim

Bagaimana es krim dibuat?

Adonan es krim ditempatkan dalam bejana yang terendam es batu dan air yang telah diberi garam dapur sambil diputar-putar untuk memperoleh suhu yang lebih rendah dari 00C. Proses tersebut mengakibatkan adonan es krim membeku dengan titik beku es beberapa derajat di bawah dibawah titik beku air murni. Hal ini terjadi karena proses perpindahan kalor dari adonan es krim ke dalam campuran es batu, air, dan garam dapur.

Temperatur normal campuran es dan air adalah 00C. Akan tetapi itu tidak cukup dingin untuk membekukan es krim. Temperatur yang diperlukan untuk membekukan es krim adalah -3 oC atau lebih rendah. Untuk mencapai suhu tersebut perlu ditambahkan garam dalam proses pembuatan es krim. Sebenarnya banyak bahan kimia lain yang dapat digunakan tetapi garam relatif murah. Garam berfungsi menurunkan titik beku larutan. Ketika es dicampur dengan garam, es mencair dan terlarut membentuk air garam serta menurunkan temperaturnya. Proses ini memerlukan panas dari luar. Campuran itu mendapatkan panas dari adonan es krim maka hasilnya adalah es krim padat dan lezat seperti yang diinginkan.(Susilowati, Endang : 2004,16)

Es krim merupakan makanan dengan gizi tinggi. Hidangan yang sudah tersaji sejak zaman Romawi atau 400 tahun SM itu ternyata mampu menyembuhkan influenza, serta mengandung zat anti tumor. Pada tahun 1851 es krim dapat dikatakan jenis hidangan paling populer di dunia. Pada tahun 2003, produksi es krim dunia mencapai lebih dari satu miliar liter dan dikonsumsi oleh miliaran konsumen per tahun.
Es krim adalah anggota kelompok hidangan beku yang memiliki tekstur semi padat, Banyak fakta menyebutkan bahwa es krim merupakan salah satu makanan bernilai gizi tinggi. Nilai gizi es krim sangat tergantung pada nilai gizi bahan bakunya. Bahan-bahan yang digunakan dalam pembuatan es krim adalah lemak susu, padatan susu tanpa lemak (skim), gula pasir, bahan penstabil, pengemulsi, dan pencita rasa. Proses pembuatan es krim terdiri dari pencampuran bahan, pasteurisasi, homogenasi, aging di dalam refrigerator, pembekuan sekaligus pengadukan di dalam votator, dan terakhir adalah pengerasan (hardening) di dalam freezer.
Di balik kelembutan dan rasa manisnya, es krim terbukti memiliki beberapa fakta gizi yang tak terduga. Keunggulan es krim didukung oleh bahan baku utamanya, yaitu susu tanpa lemak dan lemak susu. Susu disebut sebagai makanan yang hampir sempurna karena kandungan zat gizi yang lengkap. Para peneliti menemukan lebih dari 100.000 jenis molekul yang terkandung di dalam susu, Selain air dan lemak, molekul-molekul tersebut mencakup protein, karbohidrat, mineral, enzim-enzim, gas, serta vitamin A, C dan D. Terdapat beberapa peneliti yang menyatakan bahwa susu termasuk dalam golongan pangan fungsional.
Sebagian besar komponen dalam susu telah diketahui fungsinya secara biologis bagi tubuh. Komponen yang telah diketahui fungsinya adalah protein terutama dari bagian whey, termasuk di dalamnya alfalaktalbumin, betaktoglobulin, imunoglobulin, laktoferin, dan glikomakropeptida. Alfalaktalbumin berperan serta dalam metabolisme karbohidrat. Enzim ini memiliki kemampuan berinteraksi dengan enzim galaktotransferase. Fungsi enzim tersebut mentransportasikan galaktosa ke pool glukosa.
Beberapa penelitian membuktikan alfalaktalbumin sebagai zat antitumor.

E. Komposisi Es Krim Dan Manfaatnya

KOMPOSISI ES KRIM
Ada lima komponen penyusun es krim: Krim, Skim, Air, Gula dan Stabilizer. Kadar air dalam es krim antara 60%-62%, jika air terlalu banyak maka es krim menjadi kasar, jika air terlalu sedikit maka es krim akan menjadi terlalu padat. Untuk bisa creamy, 60%-62% itu sudah ukuran yang teruji.
Dengan demikian maka kadar bahan kering adalah 38%-40%.

MANFAAT KRIM
Krim adalah bagian yang paling banyak mengandung lemak pada susu. Panaskan susu sapi sampai suhu pasteur (70C-80C), kemudian dinginkan agak lama sampai muncul selaput yang makin lama makin tebal. Selaput inilah yang dinamakan krim, memang cuma sedikit karena kadar krim dalam susu sapi hanya 3.5%. Fungsi dari krim ini adalah memberikan aroma susu dan mencegah pembentukan kristal yang terlalu besar. Pada hakekatnya krim adalah lemak, maka kita bisa menggunakan lemak lain, umumnya adalah santan atau telur. Dengan konsekuensi akan berkurangnya/hilangnya aroma susu diganti menjadi aroma santan atau aroma telur, bisa juga dicampurkan ketiga lemak tersebut, sesuai selera. Tapi tidak semua lemak bisa dipakai untuk es krim, mentega atau korvet akan membuat es krim ngendal, minyak kedelai tidak ngendal tapi aroma es krim menjadi aneh. Jadi yang direkomendasikan adalah lemak susu, lemak telur dan lemak santan. Kadar lemak dalam es krim adalah 8%-16%.

MANFAAT SKIM
Setelah susu sapi diambilnya krimnya, maka yang tersisa tinggal air dan bahan padatan lain meliputi protein, karbohidrat dan mineral.
Jika kadar air tersebut dihabiskan, maka yang tersisa itulah yang dinamakan skim. Yaitu bahan padatan susu sapi tanpa lemak. Fungsi skim pada es krim adalah sebagai tubuh yang membentuk tekstur. Membuat es krim tanpa skim hasilnya seperti kocokan whipcream itu, memang lembut, tapi ringan. Sama dengan krim, pada hakekatnya skim ini adalah bahan padatan yang terdiri dari protein, karbohidrat dan mineral, jadi bisa diambilkan dari telur atau santan. Kadar skim dalam es krim adalah sama dengan krim yaitu antara 8% sampai 16%.

MANFAAT GULA
Gula tidak hanya berfungsi sebagai pemberi rasa manis pada es krim, tapi juga menurunkan titik beku adonan, sehingga adonan tidak terlalu cepat membeku saat diproses. Ini penting agar udara yang masuk kedalam adonan bisa lebih banyak sehingga tekstur menjadi lebih lembut. Kadar gula dalam es krim adalah 15%.

MANFAAT STABILIZER
Adonan es krim jika dibekukan tanpa stabilizer, maka molekul lemak dan molekul air yang sebelumnya sudah tercampur rata akan memisah pelan-pelan. Membentuk kelompok air dan kelompok lemak. Lemak menjadi keras sedangkan air menjadi kristal. Stabilizer berfungsi untuk emulsi, yaitu membentuk selaput yang berukuran mikro untuk mengikat molekul lemak, air dan udara. Dengan demikian air tidak akan mengkristal, dan lemak tidak akan mengeras. Stabilizer juga bersifat mengentalkan adonan, sehingga selaput2 tadi bisa stabil.
Kadar stabilizer dalam es krim adalah 0.3%.

F. mesin_es_puter_manual1.jpgAlat Pembuat Es Krim

Nancy Johnson dari Philadelphia adalah orang yang pertama menciptakan alat pembuat es krim. Alat yang ia ciptakan adalah ember dari kayu yang di dalamnya ada wadah lebih kecil dari logam. Wadah logam ini dapat diputar dengan menggunakan pedal. Ruang di antara wadah kecil dan ember kayu diisi dengan campuran es dan garam. Pembuatan es krim sebenarnya sederhana saja, yakni mencampurkan bahan-bahan dan kemudian mendinginkannya. Air murni pada tekanan 1 atmosfer akan membeku pada suhu 00C. Namun, bila ke dalam air dilarutkan zat lain, titik beku air akan menurun. Jadi, untuk membekukan adonan es krim pun memerlukan suhu di bawah 00C. Misalkan adonan es krim dimasukkan dalam wadah logam, kemudian di ruang antara ember kayu dan wadah logam dimasukkan es.

Awalnya, suhu es itu akan kurang dari 00C. Namun, permukaan es yang berkontak langsung dengan udara akan segera naik suhunya mencapai 00C dan sebagiannya akan mencair. Suhu campuran es dan air tadi akan tetap 00C selama esnya belum semuanya mencair. Seperti disebut di atas, jelas campuran es krim tidak membeku pada suhu 00C akibat sifat koligatif penurunan titik beku.

Bila ditaburkan sedikit garam ke campuran es dan air tadi, maka akan didapatkan hal yang berbeda. Air lelehan es dengan segera akan melarutkan garam yang ditaburkan. Dengan demikian, kristal es akan terapung di larutan garam. Karena larutan garam akan mempunyai titik beku yang lebih rendah dari 00C, es akan turun suhunya sampai titik beku air garam tercapai. Dengan kata lain, campuran es krim tadi dikelilingi oleh larutan garam yang temperaturnya lebih rendah dari 00C sehingga adonan es krim itu akan dapat membeku. Tetapi Kalau campuran itu hanya dibiarkan saja mendingin tidak akan dihasilkan es krim, melainkan gumpalan padat dan rapat berisi kristal-kristal es yang tidak akan enak kalau dimakan. Bila diinginkan es krim yang enak di mulut, selama proses pembekuan tadi adonan harus diguncang-guncang. Pengocokan atau pengadukan campuran selama proses pembekuan merupakan kunci dalam pembuatan es krim yang baik. Proses pengguncangan ini bertujuan ganda. Pertama, untuk mengecilkan ukuran kristal es yang terbentuk; semakin kecil ukuran kristal esnya, semakin lembut es krim yang terbentuk. Kedua, dengan proses ini akan terjadi pencampuran udara ke dalam adonan es krim. Gelembung-gelembung udara yang tercampur ke dalam adonan inilah yang menghasilkan busa yang seragam (homogen).

Peran emulsifier

Metode sederhana pengadukan dan pendinginan secara serempak ini ternyata menimbulkan masalah lain. Krim pada dasarnya terdiri atas globula kecil lemak yang tersuspensi dalam air. Globula-globula ini tidak saling bergabung sebab masing-masing dikelilingi membran protein yang menarik air, dan airnya membuat masing-masing globula tetap menjauh. Pengadukan akan merusak membran protein yang membuat globula lemak tadi kemudian dapat saling mendekat. Akibatnya, krim akan naik ke permukaan. Hal seperti ini diinginkan bila yang akan dibuat adalah mentega atau minyak, tetapi jelas tidak diinginkan bila yang akan dibuat es krim.

Penyelesaian sederhananya adalah dengan menambahkan emulsifier pada campuran. Molekul emulsifier akan menggantikan membran protein, satu ujung molekulnya akan melarut di air, sedangkan ujung satunya akan melarut di lemak. Lecitin, molekul yang terdapat dalam kuning telur, adalah contoh emulsifier sederhana. Oleh karena itu, salah satu bahan pembuat es krim adalah kuning telur. Selain itu, dapat digunakan mono- atau di-gliserida atau polisorbat yang dapat mendispersikan globula lemak dengan lebih efektif.

G. Kesimpulan

1. Sifat koligatif larutan adalah sifat larutan yang hanya dipengaruhi oleh jumlah partikel zat terlarut di dalam larutan, dan tidak dipengaruhi oleh sifat dari zat terlarut.

2. Perbedaan titik beku akibat adanya partikel-partikel zat terlarut disebut penurunan titik beku (∆Tf). Penurunan titik beku larutan sebanding dengan hasil kali molalitas larutan dengan tetapan penurunan titik beku pelarut (Kf), dinyatakan dengan persamaan :

∆Tf = Kf m atau ∆Tf = Kf (n x 1000/p)

3. Temperatur normal campuran es dan air adalah 00C. Akan tetapi itu tidak cukup dingin untuk membekukan es krim. Temperatur yang diperlukan untuk membekukan es krim adalah -3 oC atau lebih rendah. Untuk mencapai suhu tersebut perlu ditambahkan garam dalam proses pembuatan es krim. Garam berfungsi menurunkan titik beku larutan. Ketika es dicampur dengan garam, es mencair dan terlarut membentuk air garam serta menurunkan temperaturnya. Proses ini memerlukan panas dari luar. Campuran itu mendapatkan panas dari adonan es krim maka hasilnya adalah es krim padat dan lezat seperti yang diinginkan.





CARA KERJA BATERAI

15 12 2008

Fathur Rochman/P.Sains/IPA

S830208008

BAB I

PENDAHULUAN

Ilmu bisa berarti proses memperoleh pengetahuan, atau pengetahuan terorganisasi yang diperoleh lewat proses tersebut. Proses keilmuan adalah cara memperoleh pengetahuan secara sistematis tentang suatu sistem Perolehan sistematis ini umumnya berupa metode ilmiah, dan sistem tersebut umumnya adalah alam semesta. Dalam pengertian ini, ilmu sering disebut sebagai sains.

Ion adalah atom atau sekumpulan atom yang bermuatan listrik. Ion bermuatan negatif, yang menangkap satu atau lebih elektron, disebut anion, karena dia tertarik menuju anoda. Ion bermuatan positif, yang kehilangan satu atau lebih elektron, disebut kation, karena tertarik ke katoda. Proses pembentukan ion disebut ionisasi. Atom atau kelompok atom yang terionisasi ditandai dengan tikatas n+ atau n-, di mana n adalah jumlah elektron yang hilang atau diperoleh.

Ion pertama kali diteorikan oleh Michael Faraday sekitar tahun 1830, untuk menggambarkan bagian melekul yang bergerak ke anoda atau katoda. Namun, mekanisme peristiwa ini baru dideskripsikan pada 1884 oleh Svante August Arrhenius dalam disertasi doktornya di University of Uppsala. Pada mulanya, teori ini tidak diterima (ia memperoleh gelarnya dengan nilai minimum), tetapi disertasinya memenangi Hadiah Nobel Kimia pada 1903.

Elektrokimia adalah ilmu yang mempelajari aspek elektronik dari reaksi kimia. Elemen yang digunakan dalam reaksi elektrokimia dikarakterisasikan dengan banyaknya elektron yang dimiliki. Elektrokimia secara umum terbagi dalam dua kelompok, yaitu sel galvanik dan sel elektrolisis. Sel Volta/Galvania: a. terjadi perubahan : energi kimia energi listrik, b. anode = elektroda negatif (-), dan c. katoda = elektroda positif (+). Sel Elektrolisis: a. terjadi perubahan : energi listrik energi kimia, b. anode = elektroda positif (+), dan c. katoda = elektroda neeatif (-).

Sel volta terdiri dari beberapa macam, antara lain: 1. Sel Kering atau Sel Leclance yang meliputi: a. Katoda : Karbon, b. Anoda :Zn, dan c. Elektrolit : Campuran berupa pasta : MnO2 + NH4Cl + sedikit Air; 2. Sel Aki yang meliputi: a. Katoda: PbO2, b. Anoda : Pb, c. Elektrolit: Larutan H2SO4, dan d. Sel sekunder; 3. Sel Bahan Bakar yang meliputi: a. Elektroda : Ni, b. Elektrolit : Larutan KOH, dan c. Bahan Bakar : H2 dan O2 ; 4. Baterai Ni – Cd yang meliputi: a. Katoda : NiO2 dengan sedikit air, dan b. Anoda : Cd

Konsep-konsep sel volta adalah: 1. Deret Volta/Nerst yang meliputi: a. Li, K, Ba, Ca, Na, Mg, Al, Mn, Zn, Fe, Ni, Sn, Pb, (H), Cu, Hg, Ag, Pt, Au, dan b. Makin ke kanan, mudah direduksi sukar dioksidasi serta sebaliknya Makin ke kiri, mudah dioksidasi sukar direduksi; dan 2. Prinsip yang meliputi: a. Anoda terjadi reaksi oksidasi ; Katoda terjadi reaksi reduksi, b. Arus elektron : anoda katoda ; Arus listrik : katoda anoda, dan c. Jembatan garam: menyetimbangkan ion-ion dalam larutan.

BAB II

DASAR TEORI

A. Redoks

Redoks (singkatan dari reaksi reduksi/oksidasi) adalah istilah yang menjelaskan berubahnya bilangan oksidasi (keadaan oksidasi) atom-atom dalam sebuah reaksi kimia. Hal ini dapat berupa proses redoks yang sederhana seperti oksidasi karbon yang menghasilkan karbon dioksida, atau reduksi karbon oleh hidrogen menghasilkan metana(CH4), ataupun ia dapat berupa proses yang kompleks seperti oksidasi gula pada tubuh manusia melalui rentetan transfer elektron yang rumit. Istilah redoks berasal dari dua konsep, yaitu reduksi dan oksidasi. Ia dapat dijelaskan dengan mudah sebagai berikut:

* Oksidasi menjelaskan pelepasan elektron oleh sebuah molekul, atom, atau ion

* Reduksi menjelaskan penambahan elektron oleh sebuah molekul, atom, atau ion.

Gambar Ilustrasi sebuah reaksi redoks

Walaupun cukup tepat untuk digunakan dalam berbagai tujuan, penjelasan di atas tidaklah persis benar. Oksidasi dan reduksi tepatnya merujuk pada perubahan bilangan oksidasi karena transfer elektron yang sebenarnya tidak akan selalu terjadi. Sehingga oksidasi lebih baik didefinisikan sebagai peningkatan bilangan oksidasi, dan reduksi sebagai penurunan bilangan oksidasi. Dalam prakteknya, transfer elektron akan selalu mengubah bilangan oksidasi, namun terdapat banyak reaksi yang diklasifikasikan sebagai “redoks” walaupun tidak ada transfer elektron dalam reaksi tersebut (misalnya yang melibatkan ikatan kovalen).

Reaksi non-redoks yang tidak melibatkan perubahan muatan formal (formal charge) dikenal sebagai reaksi metatesis.

Gambar Besi berkarat Gambar Pembakaran terdiri dari reaksi

redoks yang melibatkan radikal bebas

B. Oksidator dan reduktor

Senyawa-senyawa yang memiliki kemampuan untuk mengoksidasi senyawa lain dikatakan sebagai oksidatif dan dikenal sebagai oksidator atau agen oksidasi. Oksidator melepaskan elektron dari senyawa lain, sehingga dirinya sendiri tereduksi. Oleh karena ia “menerima” elektron, ia juga disebut sebagai penerima elektron. Oksidator bisanya adalah senyawa-senyawa yang memiliki unsur-unsur dengan bilangan oksidasi yang tinggi (seperti H2O2, MnO4, CrO3, Cr2O72−, OsO4) atau senyawa-senyawa yang sangat elektronegatif, sehingga dapat mendapatkan satu atau dua elektron yang lebih dengan mengoksidasi sebuah senyawa (misalnya oksigen, fluorin, klorin, dan bromin). Senyawa-senyawa yang memiliki kemampuan untuk mereduksi senyawa lain dikatakan sebagai reduktif dan dikenal sebagai reduktor atau agen reduksi. Reduktor melepaskan elektronnya ke senyawa lain, sehingga ia sendiri teroksidasi. Oleh karena ia “mendonorkan” elektronnya, ia juga disebut sebagai penderma elektron. Senyawa-senyawa yang berupa reduktor sangat bervariasi. Unsur-unsur logam seperti Li, Na, Mg, Fe, Zn, dan Al dapat digunakan sebagai reduktor. Logam-logam ini akan memberikan elektronnya dengan mudah. Reduktor jenus lainnya adalah reagen transfer hidrida, misalnya NaBH4 dan LiAlH4), reagen-reagen ini digunakan dengan luas dalam kimia organik[1][2], terutama dalam reduksi senyawa-senyawa karbonil menjadi alkohol. Metode reduksi lainnya yang juga berguna melibatkan gas hidrogen (H2) dengan katalis paladium, platinum, atau nikel, Reduksi katalitik ini utamanya digunakan pada reduksi ikatan rangkap dua ata tiga karbon-karbon. Cara yang mudah untuk melihat proses redoks adalah, reduktor mentransfer elektronnya ke oksidator. Sehingga dalam reaksi, reduktor melepaskan elektron dan teroksidasi, dan oksidator mendapatkan elektron dan tereduksi. Pasangan oksidator dan reduktor yang terlibat dalam sebuah reaksi disebut sebagai pasangan redoks.

Contoh reaksi redoks

Salah satu contoh reaksi redoks adalah antara hidrogen dan fluorin:

 \mathrm{H}_{2} + \mathrm{F}_{2} \longrightarrow 2\mathrm {HF}

Kita dapat menulis keseluruhan reaksi ini sebagai dua reaksi setengah: reaksi oksidasi

 \mathrm{H}_{2} \longrightarrow 2\mathrm{H}^{+} + 2e^-

dan reaksi reduksi

 \mathrm{F}_{2} + 2e^- \longrightarrow 2\mathrm{F}^{-}

Penganalisaan masing-masing reaksi setengah akan menjadikan keseluruhan proses kimia lebih jelas. Karena tidak terdapat perbuahan total muatan selama reaksi redoks, jumlah elektron yang berlebihan pada reaksi oksidasi haruslah sama dengan jumlah yang dikonsumsi pada reaksi reduksi. Unsur-unsur, bahkan dalam bentuk molekul, sering kali memiliki bilangan oksidasi nol. Pada reaksi di atas, hidrogen teroksidasi dari bilangan oksidasi 0 menjadi +1, sedangkan fluorin tereduksi dari bilangan oksidasi 0 menjadi -1.

Ketika reaksi oksidasi dan reduksi digabungkan, elektron-elektron yang terlibat akan saling mengurangi:

Dan ion-ion akan bergabung membentuk hidrogen fluorida:

C. Reaksi penggantian

Redoks terjadi pada reaksi penggantian tunggal atau reaksi substitusi. Komponen redoks dalam tipe reaksi ini ada pada perubahan keadaan oksidasi (muatan) pada atom-atom tertentu, dan bukanlah pada pergantian atom dalam senyawa.

Sebagai contoh, reaksi antara larutan besi dan tembaga(II) sulfat:

 \mathrm{Fe} + \mathrm{CuSO}_{4} \longrightarrow \mathrm{FeSO}_{4} + \mathrm{Cu}

Persamaan ion dari reaksi ini adalah:

Terlihat bahwa besi teroksidasi:

dan tembaga tereduksi:

Contoh-contoh lainnya

* Besi(II) teroksidasi menjadi besi(III)

Fe2+ → Fe3+ + e

* hidrogen peroksida tereduksi menjadi hidroksida dengan keberadaan sebuah asam:

H2O2 + 2 e → 2 OH

Persamaan keseluruhan reaksi di atas adalah:

2Fe2+ + H2O2 + 2H+ → 2Fe3+ + 2H2O

* denitrifikasi, nitrat tereduksi menjadi nitrogen dengan keberadaan asam:

2NO3 + 10e + 12 H+ → N2 + 6H2O

* Besi akan teroksidasi menjadi besi(III) oksida dan oksigen akan tereduksi membentuk besi(III) oksida (umumnya dikenal sebagai perkaratan):

4Fe + 3O2 → 2 Fe2O3

* Pembakaran hidrokarbon, contohnya pada mesin pembakaran dalam, menghasilkan air, karbon dioksida, sebagian kecil karbon monoksida, dan energi panas. Oksidasi penuh bahan-bahan yang mengandung karbon akan menghasilkan karbon dioksida.

* Dalam kimia organik, oksidasi seselangkah (stepwise oxidation) hidrokarbon menghasilkan air, dan berturut-turut alkohol, aldehida atau keton, asam karboksilat, dan kemudian peroksida.

D. Reaksi Redoks dalam Industri

Proses utama pereduksi biji logam untuk menghasilkan logam akan dibahas dalam peleburan. Oksidasi digunakan dalam berbagai industri seperti pada produksi produk-produk pembersih. Reaksi redoks juga merupakan dasar dari sel elektrokimia.

E. Reaksi redoks dalam biologi

asam askorbat

Gambar asam askorbat (bentuk

tereduksi Vitamin C)

asam dehidroaskorbat

Gambar asam dehidroaskorbat (bentuk

teroksidasi Vitamin C)

Banyak proses biologi yang melibatkan reaksi redoks. Pernapasan sel, contohnya, adalah oksidasi glukosa (C6H12O6) menjadi CO2 dan reduksi oksigen menjadi air. Persamaan ringkas dari pernapasan sel adalah:

C6H12O6 + 6 O2 → 6 CO2 + 6 H2O

Proses pernapasan sel juga sangat bergantung pada reduksi NAD+ menjadi NADH dan reaksi baliknya (oksidasi NADH menjadu NAD+). Fotosintesis secara esensial merupakan kebalikan dari reaksi redoks pada pernapasan sel:

6 CO2 + 6 H2O + light energy → C6H12O6 + 6 O2

Energi biologi sering disimpan dan dilepaskan dengan menggunakan reaksi redoks. Fotosintesis melibatkan reduksi karbon dioksida menjadi gula dan oksidasi air menjadi oksigen. Reaksi baliknya, pernapasan, mengoksidasi gula, menghasilkan karbon dioksida dan air. Sebagai langkah antara, senyawa karbon yang direduksi digunakan untuk mereduksi nikotinamida adenina dinukleotida (NAD+), yang kemudian berkontribusi dalam pembentukan gradien proton, yang akan mendorong sintesis adenosina trifosfat (ATP) dan dijaga oleh reduksi oksigen. Pada sel-sel hewan, mitokondria menjalankan fungsi yang sama. Lihat pula Potensial membran. Istilah keadaan redoks juga sering digunakan untuk menjelaskan keseimbangan antara NAD+/NADH dengan NADP+/NADPH dalam sistem biologi seperti pada sel dan organ. Keadaan redoksi direfleksikan pada keseimbangan beberapa set metabolit (misalnya laktat dan piruvat, beta-hidroksibutirat dan asetoasetat) yang antarubahannya sangat bergantung pada rasio ini. Keadaan redoks yang tidak normal akan berakibat buruk, seperti hipoksia, guncangan (shock), dan sepsis.

F. Siklus Redoks

Berbagai macam senyawa aromatik direduksi oleh enzim untuk membentuk senyawa radikal bebas. Secara umum, penderma elektronnya adalah berbagai jenis flavoenzim dan koenzim-koenzimnya. Seketika terbentuk, radikal-radikal bebas anion ini akan mereduksi oskigen menjadi superoksida. Reaksi bersihnya adalah oksidasi koenzim flavoenzim dan reduksi oksigen menjadi superoksida. Tingkah laku katalitik ini dijelaskan sebagai siklus redoks. Contoh molekul-molekul yang menginduksi siklus redoks adalah herbisida parakuat, dan viologen dan kuinon lainnya seperti menadion. [3]PDF (2.76 MiB).

G. Penyetaraan Persamaan Reaksi Redoks

Tahapan:

  1. Tentukan perubahan bilangan oksidasi.
  2. Setarakan perubahan bilangan oksidasi.
  3. Setarakan jumlah listrik ruas kiri dan kanan dengan :
    H+
    Þ pada larutan bersifat asam
    OH-
    Þ pada larutan bersifat basa
  4. Tambahkan H2O untuk menyetarakan jumlah atom H.

Contoh:

MnO4- + Fe2+ ® Mn2+ + Fe3+ (suasana asam)

……………..-5

..B. .é ““““` ù

1. MnO4- + Fe2+ ® Mn2+ + Fe3+

. .+7…… +2……. +2…… +3

………….. . .ë û

……………………+1

2. Angka penyerta = 5
MnO4- + 5 Fe2+
® Mn2+ + 5 Fe3+

3. MnO4- + 5 Fe2+ + 8 H+ ® Mn2+ + 5 Fe3+

4. MnO4- + 5 Fe2+ + 8 H+ ® Mn2+ + 5 Fe3+ + 4 H2O

H. Menyeimbangkan reaksi redoks

Untuk menuliskan keseluruhan reaksi elektrokimia sebuah proses redoks, diperlukan penyeimbangan komponen-komponen dalam reaksi setengah. Untuk reaksi dalam larutan, hal ini umumnya melibatkan penambahan ion H+, ion OH-, H2O, dan elektron untuk menutupi perubahan oksidasi.

1. Media asam

Pada media asam, ion H+ dan air ditambahkan pada reaksi setengah untuk menyeimbangkan keseluruhan reaksi. Sebagai contoh, ketika mangan(II) bereaksi dengan natrium bismutat:

Reaksi ini diseimbangkan dengan mengatur reaksi sedemikian rupa sehingga dua setengah reaksi tersebut melibatkan jumlah elektron yang sama (yakni mengalikan reaksi oksidasi dengan jumlah elektron pada langkah reduksi, demikian juga sebaliknya).

Reaksi diseimbangkan:

Hal yang sama juga berlaku untuk sel bahan bakar propana di bawah kondisi asam:

Dengan menyeimbangkan jumlah elektron yang terlibat:

Persamaan diseimbangkan:

2. Media basa

Pada media basa, ion OH- dan air ditambahkan ke reaksi setengah untuk menyeimbangkan keseluruhan reaksi.Sebagai contoh, reaksi antara kalium permanganat dan natrium sulfit:

Dengan menyeimbangkan jumlah elektron pada kedua reaksi setengah di atas:

Persamaan diseimbangkan:

I. Anoda.

Anoda adalah elektroda, bisa berupa logam maupun penghantar listrik lain, pada sel elektrokimia yang terpolarisasi jika arus listrik mengalir ke dalamnya. Arus listrik mengalir berlawanan dengan arah pergerakan elektron. Pada proses elektrokimia, baik sel galvanik (baterai) maupun sel elektrolisis, anoda mengalami oksidasi. Perlu diperhatikan bahwa tidak selalu anion (ion yang bermuatan negatif) bergerak menuju anoda, ataupun tidak selalu kation (ion bermuatan positif) akan bergerak menjauhi anoda. Pergerakan anion maupun kation menuju atau menjauh dari anoda tergantung dari jenis sel elektrokimianya.

* Pada sel galvanik atau pembangkit listrik (baterai), anoda adalah kutub negatif. Elektroda akan melepaskan elektron menuju ke sirkuit dan karenanya arus listrik mengalir ke dalam elektroda ini dan menjadikannya anoda dan berkutub negatif. Dalam sel galvanik, reaksi oksidasi terjadi secara spontan. Karena terus menerus melepaskan elektron anoda cenderung menjadi bermuatan positif dan menarik anion dari larutan (elektrolit) serta menjauhkan kation. Dalam contoh gambar diagram anoda seng (Zn) di kanan, anion adalah SO4-2, kation adalah Zn2+ dan ZnSO4 elektrolit.

* Pada sel elektrolisis, anoda adalah elektroda positif. Arus listrik dari kutub positif sumber tegangan listrik luar (GGL) dialirkan ke elektroda sehingga memaksa elektroda teroksidasi dan melepaskan elektron.

Diagram dari anoda seng pada sel galvanik

J. Katoda

Kebalikan dari Anoda, katoda adalah elektroda dalam sel elaktrokimia yang terpolarisasi jika arus listrik mengalir keluar darinya. Pada baterai biasa (Baterai Karbon-Seng), yang menjadi katoda adalah seng, yang juga menjadi pembungkus baterai. Sedangkan, pada baterai alkalin, yang menjadi katoda adalah mangan dioksida (MnO2).

Diagran katoda tembaga dalam sel galvanik.

BAB III

PEMBAHASAN

A. Pengertian Baterai

Siapa yang tidak mengenal Baterai?. Benda yang ada di dalam mobil, MP3 player, remote, mainan, dan telepon selular. Baterai merupakan sebuah kaleng berisi penuh bahan-bahan kimia yang dapat memproduksi electron. Reaksi kimia yang dapat menghasilkan electron disebut dengan Reaksi Elektrokimia. Jika kita memperhatikan, kita bisa lihat
bahwa betrai memiliki dua terminal. Terminal pertama bertanda Positif (+) dan terminal Kedua bertanda negatif (-).

Elektron-elektron di kumpulkan pada kutub negatif. Jika kita menghubungkan kabel antara kutub negatif dan kutub positif, maka elektron akan mengalir dari kutub negatif ke kutub positif dengan cepatnya. Selain kabel, sebuah penghubung atau Load dapat berupa light bulb, sebuah motor atau sirkuit elektronik seperti radio.

Di dalam beterai sendiri, terjadi sebuah reaksi kimia yang menghasilkan elektron. Kecepatan dari proses ini (elektron, sebagai hasil dari elektrokimia) mengontrol seberapa banyak elektron dapat mengalir diantara kedua kutub. Elektron mengalir dari baterai ke kabel dan tentunya bergerak dari kutun negatif ke lutub positif tempat dimana reaksi kimia tersebutr sedang berlangsung. Dan inilah alsan mengapa baterai bisa bertahan selama satu tahun dan masih memiliki sedikit power, selama tidak terjadi reaksi kimia atau selama kita tidak menghubungkannya dengan kabel atau sejenis Load lain. Seketika kita menghubungkannya dengan kabel maka reaksi kimia pun dimulai.

Secara harfiah berarti baterai. Yang berfungsi sebagai media penyimpan dan penyedia energi listrik. Sumber listrik yang digunakan sebagai pembangkit power dalam bentuk arus searah (DC). Alat ini digunakan elektronika termasuk diantaranya komputer. Baterai merupakan sekumpulan sel-sel kimia yang masing-masing berisi dua electron logem yang dicelupkan dalam larutan penghntar yang disebut elektrolit.Akibat reaksi-reaksi kimia antara konduktor-konduktor dan elektrolit satu elektroda anoda bermuatan positif dan lainnya, katoda ,menjadi bermuatan negatif.
Baterai adalah alat listrik-kimiawi yang menyimpan energi dan mengeluarkannya dalam bentuk listrik. Baterai terdiri dari tiga komponen penting, yaitu: batang karbon sebagai anoda (kutub positif baterai) seng (Zn) sebagai katoda (kutub negatif baterai) pasta sebagai elektrolit (penghantar).

B. Sejarah Baterai

Orang ( penemu ) yang berjasa terhadap perkembangan baterai: John Frederic Daniell, Thomas Edison, Luigi Galvani, Moritz von Jacobi, Georges Leclanché, Slavoljub Penkala, Nikola Tesla Alessandro Volta. Baterai pertama di buat oleh Alessandro Volta pada tahun 1800. Dia membuat sebuah penampung muatan. Seperti gambar di bawah ini:

Lalu pertanyaan selanjutnya ialah bagaimana electron itu dapat di hasilkan ? Sekitar tahun 1866, Leclanche membuat sebuah baterai kering.

Gambar: Sebuah Baterai Kering
Baterai tersebut terdiri atas suatu silinder seng yang berisi pasta dari campuran batu kawi MnO2, salmiak NH4Cl karbon C dan sedikit air. Seng berfungsi sebagai anode dan grafit yang dicelupkan ditengah-tengah pasta sebagai elektroda inert yang merupakan katode. Pasta itu sendiri berfungsi sebagai oksidator. Reaksi rumit tersebut di sederhanakan menjadi:
Anoda: Zn(s)—-> Zn2+ (aq) + 2e
Katoda : 2MnO2 (s) + 2NH4+ (aq) + 2e —->Mn2O3 (s) + 2NH3 (aq) + H2O (l)
Zn(s) + 2NH4+(aq) + 2MnO2 (s)—-> Zn2+ (aq) + Mn2O3 (s)+ 2NH3 (aq) + H2O (l)
Potensial satu sel Leclanche adalah 1,5 volt. Namun sel Leclanche tidak dapat di isi kembali. Baterai kering jenis “alkaline” pada dasarnya sama dengan sel Leclanche tapi bersifat basa karena menggunakan KOH menggantikan NH4Cl dalam pasta. Reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut :
Anode : Zn (s) + 2OH (aq)—-> Zn(OH)2 + 2e
Katoda : 2MnO2(s) + 2H2O (l) +2e—-> 2MnO(OH)(s) + 2OH- Potensial dari baterai “alkaline” juga 1,5 volt, tetapi baterai ini dapat bertahan lebih lama. AAA adalah baterai berukuran panjang 44,5 mm dan diameter 10,5 mm dan memiliki berat sekitar 11,5 gram. Baterai alkalin ukuran ini memiliki tegangan 1,5 volt dan kuat arus dari 900 sampai 1.155 Ampere. Baterai Nikel logam hidrida (NiMH) ukuran ini dapat menyimpan sampai 1000 mAh dengan tegangan 1,2 Volt. Baterai AAA juga memiliki kode lainnya seperti LR03 (IEC), 24A (ANSI/NEDA), R03, MN2400, AM4, UM4, HP16, atau mikro. Baterai berukuran AAA umum digunakan dalam alat elektronik kecil seperti remote control, pemutar MP3 d
an kamera digital.

Gambar: Dua buah baterai NiMH berukuran AAA

C. Bahan Kimia Yang Digunakan dalam Pembuatan

Belerang, Air raksa, Asam sulfat, Seng, Amonium klorida, Antimon, Kadmium, Perak, Nikel, Hidrida logam nickel, Litium, Hidrida, Kobalt, Mangan, Nitrogliserin, Rubidium
D.
Prinsip Kerja Baterai

Baterai adalah perangkat yang mampu menghasilkan tegangan DC, yaitu dengan cara mengubah energi kimia yang terkandung didalamnya menjadi energi listrik melalui reaksi elektro kima, Redoks (Reduksi – Oksidasi). Batere terdiri dari beberapa sel listrik, sel listrik tersebut menjadi penyimpan energi listrik dalam bentuk energi kimia.
Sel batere tersebut elektroda – elektroda. Elektroda negatif disebut katoda, yang berfungsi sebagai pemberi elektron. Elektroda positif disebut anoda yang berfungsi sebagai penerima elektron.
Antara anoda dan katoda akan mengalir arus yaitu dari kutub positif (anoda) ke kutub negatif (katoda). Sedangkan electron akan mengalir dari ktoda menuju anoda.
Terdapat 2 proses yang terjadi pada baterai

1. Proses Pengisian : Proses pengubahan energi listrik menjadi energi kimia.
2. Proses Pengosongan : Proses pengubahan energi kimia menjadi energi listrik

E. Jenis Baterai
Baterai dikelompokan menjadi 2 jenis yaitu :
1. Baterai Primer yaitu batere yang hanya digunakan satu kali, dan setelah habis isi (Recharge).

a. Baterai Leclenche (Zn MnO2) baterai sel kering /Dry Cell. Merupakan jenis baterai yang banyak digunakan sejak beberapa puluh tahun yng lalu. Satu sel batere berkapasitas 1,5 volt. Kutub positif (Anoda) mengunakan Zn, Kutub negatip (Katoda) menggunakan MnO2 Pada suhu tingi kapasitas sel leclanche akan turun dengan drastic, oleh sebab itu penyimpanan batere ini harus ditempat yang bersuhu rendah.

b.Baterai sel kering Magnesium (MgMnO2). Merupakan jenis batere yang memiliki konstruksi serupa dengan batere seng. Memiliki kapasitas satu cell 1,5 volt. Kutub positip (Anoda) menggunakan Mg, Kutub negatif (Katoda) menggunakan MnO­2. Baterai ini memiliki kelebihan kapasitas umur 2x sel kering dan stabil pada temperature tinggi. Adapun kekurangannya yaitu, tidak bisa dibuat sekecil mungkin. Pada keadaan kerja akan timbul Reaksi Parasitik akibat dari pembuangan gas hydrogen.

c. Baterai MnO2 Alkaline. Sama seperti dua jenis baterai diatas dan memiliki kapasitas 1,5 volt, hanya memiliki perbedaan pada segi konstruksi, elektrolitnya, dan tahanan dalamnya lebih kecil. Batere ini memiliki kelebihan yaitu :
· Pada proses pemakaian akan tetap pada rating yang dimiliki meskipun pemakaiannya tak menentu.
· Pada pembebanan tingi dan terus menerus, mampu memberikan umur pelayanan 2 – 10 kali pemakaian dari sel leclanche.
· Sangat baik dioperasikan pada temperature rendah sampai -25 derajat celcius.
Baterai yang sering digunakan adalah zinc-alcaline manganese oxide. zinc-alcaline manganese oxide memberikan daya olebih per penggunaannya dibandingkan batere sekunder. zinc-alcaline manganese oxide mempunyai umur (waktu hidup yang lama).
Rechargeable alcaline
Baterai alcaline mempunyai umur(waktu hidup) yang panjang ,namun daur hidupnya lebih pendek dari pada batere sekunder lainnya.

d.Sel Merkuri. Baterai ini pada Anoda menggunakan Zn dan pada katoda menggunakan Oksida Merkuri. Dan pada elektrolit menggunakan Alkaline. Kapasitas maksimal stabil yaitu 1,35 volt, yang biasa digunakan pada tegangan referensi. Kapasitas dari batere ini dapat sampai 1,4 volt bila katodanya Oxida Merkuri atau Oxida Mangan. Dari segi ukuran berdiameter dari 3/8- 1 inchi.

e.Sel oksida perak (AgO2). Baterai ini pada Katoda menggunakan serbuk elektroloit alkaline dan pada Anoda menggunakan oksida perak. Teganagan pada Open Circuit yaitu1,6 volt dan tegangan nominal pada beban sebesar 1,5 volt apabila katodanya oksida merkuri atau oksida mangan. Dari segi ukuran batere ini sebesar 0.3 – 0.5 inchi. Biasa digunakan untuk kamera, alat bantu pendengaran dan jam elektronik.

f. Baterai Litium. Jenis baru dari sel primer, yang mempunti tegangan out put yang tinggi,memiliki umur yangf panjang, ringan dan kecil. Sehingga baterai ini digunakan untuk pemakaian khusus. Tegangan out put tanpa beban sebesar 2,9 volt atau 3,7 volt, tergantung dari elektrolit yang digunakan. Penggunaan litium sangat terbatas, biasa digunakan dalam bidang militer, karena apabila tidak hati-hati dalam penggunaan bisa meledak.

2. Baterai Sakunder yaitu batere yang bias digunakan berkali kali dengan mengisi kembali muatannya, apabila telah habis energinya setelah dipakai.

F. Cara Kerja Baterai

Baterai adalah suatu proses kimia listrik, dimana pada saat pengisian/cas/charge energi listrik diubah menjadi kimia dan saat pengeluaran/discharge energi kimia diubah menjadi energi listrik. Baterai (dalam hal ini adalah aki; aki mobil/motor/mainan) terdiri dari sel-sel dimana tiap sel memiliki tegangan sebesar 2 V, artinya aki mobil dan aki motor yang memiliki tegangan 12 V terdiri dari 6 sel yang dipasang secara seri (12 V = 6 x 2 V) sedangkan aki yang memiliki tegangan 6 V memiliki 3 sel yang dipasang secara seri (6 V = 3 x 2 V).



Gambar:Baterai 12 Volt


Gambar : Baterai 6 Volt
Antara satu sel dengan sel lainnya dipisahkan oleh dinding penyekat yang terdapat dalam bak baterai, artinya tiap ruang pada sel tidak berhubungan karena itu cairan elektrolit pada tiap sel juga tidak berhubungan (dinding pemisah antar sel tidak boleh ada yang bocor / merembes). Di dalam satu sel terdapat susunan pelat pelat yaitu beberapa pelat untuk kutub positif (antar pelat dipisahkan oleh kayu, ebonit atau plastik, tergantung teknologi yang digunakan) dan beberapa pelat untuk kutub negatif. Bahan aktif dari plat positif terbuat dari oksida timah coklat (PbO2) sedangkan bahan aktif dari plat negatif ialah timah (Pb) berpori (seperti bunga karang). Pelat-pelat tersebut terendam oleh cairan elektrolit yaitu asam sulfat (H2SO4).


1. Saat baterai mengeluarkan arus
a. Oksigen (O) pada
pelat positif terlepas karena bereaksi/bersenyawa/bergabung dengan hidrogen (H) pada cairan elektrolit yang secara perlahan-lahan keduanya bergabung / berubah menjadi air (H20).
b. Asam (SO4) pada
cairan elektrolit bergabung dengan timah (Pb) di pelat positif maupun pelat negatif sehigga menempel dikedua pelat tersebut. Reaksi ini akan berlangsung terus sampai isi (tenaga baterai) habis alias dalam keadaan discharge. Pada saat baterai dalam keadaan discharge maka hampir semua asam melekat pada pelat-pelat dalam sel sehingga cairan eletrolit konsentrasinya sangat rendah dan hampir melulu hanya terdiri dari air (H2O), akibatnya berat jenis cairan menurun menjadi sekitar 1,1 kg/dm3 dan ini mendekati berat jenis air yang 1 kg/dm3. Sedangkan baterai yang masih berkapasitas penuh berat jenisnya sekitar 1,285 kg/dm3. Nah, dengan perbedaan berat jenis inilah kapasitas isi baterai bisa diketahui apakah masih penuh atau sudah berkurang yaitu dengan menggunakan alat hidrometer. Hidrometer ini merupakan salah satu alat yang wajib ada di bengkel aki (bengkel yang menyediakan jasa setrum/cas aki). Selain itu pada saat baterai dalam keadaan discharge maka 85% cairan elektrolit terdiri dari air (H2O) dimana air ini bisa membeku, bak baterai pecah dan pelat-pelat menjadi rusak.

Ilustrasi baterai dalam keadaan terisi penuh

Ilustrasi baterai saat mengeluarkan arus

Ilustrasi baterai dalam keadaan tak terisi (discharge)
Air memiliki berat jenis 1 kg/dm3 (1 kg per 1000 cm3 atau 1 liter) dan asam sulfat memiliki berat jenis 1,285 kg/dm3 pada suhu 20 derajat Celcius.

Catatan:
kg = kilogram
dm3 = decimeter kubik = liter
cm3 = centimeter kubik / cc (
centimeter cubic)
1 dm = 1 liter = 1000 cm3 = 1000 cc


2.
Saat baterai menerima arus
Baterai yang menerima arus adalah baterai yang
sedang disetrum/dicas alias sedang diisi dengan cara dialirkan listrik DC, dimana kutup positif baterai dihubungkan dengan arus listrik positif dan kutub negatif dihubungkan dengan arus listrik negatif. Tegangan yang dialiri biasanya sama dengan tegangan total yang dimiliki baterai, artinya baterai 12 V dialiri tegangan 12 V DC, baterai 6 V dialiri tegangan 6 V DC, dan dua baterai 12 V yang dihubungkan secara seri dialiri tegangan 24 V DC (baterai yang duhubungkan seri total tegangannya adalah jumlah dari masing-maing tegangan baterai : Voltase1 + Voltase2 = Voltasetotal). Hal ini bisa ditemukan di bengkel aki dimana ada beberapa baterai yang duhubungkan secara seri dan semuanya disetrum sekaligus. Berapa kuat arus (ampere) yang harus dialiri bergantung juga dari kapasitas yang dimiliki baterai tersebut (penjelasan tentang ini bisa ditemukan di bagian bawah).
Konsekuensinya, proses penerimaan arus ini berlawanan dengan proses pengeluaran arus, yaitu :
a. Oksigen (O) dalam air (H2O) terlepas karena bereaksi / bersenyawa / bergabung dengan timah (Pb) pada
pelat positif dan secara perlahan-lahan kembali menjadi oksida timah colat (PbO2).
b. Asam (SO4) yang menempel pada kedua pelat (pelat positif maupun negatif) terlepas dan bergabung dengan hidrogen (H) pada air (H2O) di dalam cairan elektrolit dan kembali terbentuk menjadi asam sulfat (H2SO4) sebagai cairan elektrolit. Akibatnya berat jenis cairan elektrolit bertambah menjadi sekitar 1,285 (pada baterai yang terisi penuh).

G. Cairan elektrolit
Pelat-pelat baterai harus selalu terendam cairan elektrolit, sebaiknya tinggi cairan elektrolit 4 – 10 mm diatas bagian tertinggi dari pelat. Bila sebagian pelat tidak terendam cairan elektrolit maka bagian pada pelat yang tidak terendam tersebut akan langsung berhubungan dengan udara akibatnya bagian tersebut akan rusak dan tak dapat dipergunakan dalam suatu reaksi kimia yang diharapkan, contoh, sulfat tidak bisa lagi menempel pada bagian dari pelat yang rusak, sebab itu bisa ditemukan konsentrasi sulfat yang sangat tinggi dari ruang sel yang sebagian pelatnya sudah rusak akibat sulfat yang sudah tidak bisa lagi bereaksi dengan bagian yang rusak dari pelat. Oleh karena itu kita harus memeriksa tinggi cairan elektrolit dalam baterai kendaraan bermotor setidaknya 1 bulan sekali (kalau perlu tiap 2 minggu sekali agar lebih aman ) karena senyawa dari cairan elektrolit bisa menguap terutama akibat panas yang terjadi pada proses pengisian (charging), misalnya pengisian yang diberikan oleh alternator.
Bagaimana jika cairan terlalu tinggi? Ini juga tidak baik karena cairan elektrolit bisa tumpah melalui lubang-lubang sel (misalnya pada saat terjadi pengisian) dan dapat merusak benda-benda yang ada disekitar baterai akibat korosi, misalnya sepatu kabel, penyangga / dudukan baterai, dan bodi kendaraan akan terkorosi, selain itu proses pendinginan dari panasnya cairan elektrolit baterai oleh udara yang ada dalam sel tidak efisien akibat kurangnya udara yang terdapat di dalam sel, dan juga asam sulfat akan berkurang karena tumpah keluar; bila asam sulfat berkurang dari volume yang seharusnya maka kapasitas baterai tidak akan maksimal karena proses kimia yang terjadi tidak dalam keadaan optimal
sehingga tenaga / kapasitas yang bisa diberikan akan berkurang, yang sebelumnya bisa menyuplai katakanlah 7 ampere dalam satu jam menjadi kurang dari 7 ampere dalam satu jam, yang sebelumnya bisa memberikan pasokan tenaga sampai katakanlah 1 jam kini kurang dari 1 jam isi/tenaga baterai sudah habis.
H. Penyulfatan
Baterai, digunakan ataupun tidak, akan mengeluarkan isinya (maksudnya tenaga baterai keluar / berkurang bukan cairan elektrolit). Bila sedang tidak digunakan maka pengeluaran tersebut terjadi secara perlahan yang biasa disebut pengeluaran isi sendiri (self discharge). Cepat atau lambatnya pengeluaran dipengaruhi oleh beberapa faktor diantaranya adalah suhu elektrolit. Sebuah baterai tak terpakai yang berisi penuh akan habis isinya dalam jangka waktu 3 bulan jika elektrolit memiliki suhu 40 derajat Celcius, sedangkan makin dingin suhunya maka makin lambat isi berkurang, contoh, elektrolit yang bersuhu 20 derajat Celcius isinya hanya akan hilang setengah bagian (50%) dalam 3 bulan, dan yang bersuhu 15 derajat Celcius isinya hanya akan berkurang sebesar 7-8% dalam 3 bulan.
Baterai yang sedang mengeluarkan isinya sendiri secara perlahan akan menyulfat. Maksud penyulfatan adalah sulfat timah (PbSO4) yang terbentuk selama pengeluaran membuat bahan aktif menjadi keras dan mati. Penyulfatan kadang-kadang bisa dihilangkan dengan pengisian lambat (slow charge) sehingga bagian-bagian dari timah sulfat (PbSO4) mencapai harga yang normal. Penyulfatan yang sudah terlalu banyak pada satu baterai tidak mungkin dihilangkan, baterai ini harus diganti. Penggantian cairan elektrolit (biasa dikenal dengan pengurasan) tidak akan membantu atau tidak akan banyak membantu karena yang sudah rusak disin adalah pelat-pelatnya, kalaupun berhasil memiliki kapasitas setelah dikuras, dalam waktu yang sangat singkat (tergantung pada tingkat kerusakan pelat-pelatnya) baterai akan lemah (drop) kembali.
I. Mengatasi penyulfatan
1.
Baterai yang tak terpakai disimpan pada ruangan yang bersuhu rendah (suhu yang lebih dingin).
2. Baterai yang tak terpakai diisi dengan arus pengisian yang sangat rendah yaitu dengan pengisian perawatan (maintenance charge) sampai penuh atau baterai diisi secara teratur tiap bulan.
Pada nomor 2, metode yang paling baik adalah dengan pengisian perawatan (maintenance charge), artinya kita harus memiliki alat pengisi
(charger) (lebih baik lagi kalau kuat arus dari alat tersebut bisa kita atur kuat lemahnya) yang secara otomatis menghentikan proses pengisian jika baterai sudah terisi penuh dan kembali menghidupkan proses pengisian jika isi baterai mulai berkurang (memiliki fitur deteksi). Jika tidak ada fitur otomatisasi maka terpaksa yang kita lakukan adalah mengisi baterai secara penuh menggunakan pengisian lambat (slow charge) tiap bulan. Terpaksa disini disebabkan karena baterai yang sudah terisi penuh tidak akan bertambah lagi isinya walaupun tetap terus diisi, selain itu baterai yang t erisi penuh akan kian bertambah panas bila terus diisi / disetrum (overcharging) sehingga beresiko merusaknya, ditambah lagi dengan terjadinya penguapan gas, dan terutama bahaya kemungkinan meledak yang pada akhirnya merusak baterai secara total (sama sekali tidak bisa dipergunakan) dan bahkan berbahaya bagi orang yang ada disekelilingnya jika cairan asam dari baterai muncrat dan mengenai orang tersebut! Ingat, cairan asam bisa mengorosi/merusak plat besi, apalagi daging manusia! Termasuk juga cairan accu zur (cairan yang disikan pada baterai baru yaitu saat pertama kali diisi) cukup korosif! Jadi berhati-hatilah jika berhubungan dengan cairan accu zur terlebih lagi cairan yang telah ada dalam baterai!
J. Kapasitas Baterai
Kapasitas baterai adalah jumlah ampere jam (
Ah = kuat arus/Ampere x waktu/hour), artinya baterai dapat memberikan / menyuplai sejumlah isinya secara rata-rata sebelum tiap selnya menyentuh tegangan / voltase turun (drop voltage) yaitu sebesar 1,75 V (ingat, tiap sel memiliki tegangan sebesar 2 V; jika dipakai maka tegangan akan terus turun dan kapasitas efektif dikatakan sudah terpakai semuanya bila tegangan sel telah menyentuh 1,75 V). Misal, baterai 12 V 75 Ah. Baterai ini bisa memberikan kuat arus sebesar 75 Ampere dalam satu jam artinya memberikan daya rata-rata sebesar 900 Watt (Watt = V x I = Voltase x Ampere = 12 V x 75 A). Secara hitungan kasar dapat menyuplai alat berdaya 900 Watt selama satu jam atau alat berdaya 90 Watt selama 10 jam, walaupun pada kenyataannya tidak seperti itu (dijelaskan di bawah ini). Kembali ke kapasitas baterai, pada kendaraan bermotor kapasitas ini bisa dianalogikan sebagai volume maksimal tangki bahan bakar namun yang membuat berbeda adalah kapasitas pada baterai bisa berubah-ubah dari nilai patokannya, jadi mirip tangki bahan bakar mobil yang bahannya terbuat dari karet. Sebagai ilustrasi saya beri contoh balon karet, isinya bisa besar jika terus dimasukkan udara atau bisa juga kecil jika udara yang ditiup sedikit saja. Nah, kapasitas baterai juga tidak tetap, mirip contoh balon karet tadi, dimana ada tiga faktor yang menentukan besar kecilnya kapasitas baterai yaitu :

  • Jumlah bahan aktif
    Makin besar ukuran pelat yang bersentuhan dengan cairan elektrolit maka makin besar kapasitasnya; makin banyak pelat yang bersentuhan dengan cairan elektrolit maka makin besar kapasitasnya. Jadi untuk mendapatkan kapasitas yang besar luas pelat dan banyaknya pelat haruslah ditingkatkan, dengan catatan bahwa pelat haruslah terendam oleh cairan elektrolit. Dari sini kita kembali bisa menyadari betapa pentingnya bagi pelat-pelat agar terendam oleh cairan elektrolit karena bagian dari pelat yang tidak terendam sama sekali tidak akan berfungsi bagi peningkatan kapasitas!
  • Temperatur
    Makin rendah temperatur (makin dingin) maka makin keci l kapasitas baterai saat digunakan karena reaksi kimia pada suhu yang rendah makin lambat tidak peduli apakah arus yang digunakan tinggi atapun rendah. Kapasitas baterai biasanya diukur pada suhu tertentu, biasanya 25 derajat Celcius.

· Waktu dan arus pengeluaran
Pengeluaran lambat (berupa pengeluaran arus yang rendah) mengakibatkan waktu pengeluaran juga diperpanjang alias kapasitas lebih tinggi. Kapasitas yang dinyatakan untuk baterai yang umum pemakaiannya pada pengeluaran tertentu, biasanya 20 jam. Contoh: Baterai 12 V 75 Ah bisa dipakai selama 20 jam jika kuat arus rata-rata yang digunakan dalam 1 jam adalah 3,75 Ampere (75 Ah / 20 h), sedangkan bila digunakan sebesar 5 Ampere maka waktu pemakaian bukannya 15 jam (75 Ah / 5 A) tapi lebih kecil yaitu 14 jam, sedangkan pada penggunaan Ampere yang jauh lebih besar, yaitu 7,5 Ampere maka waktu pemakaian bukan 10 jam (75 A / 7,5 A) tapi hanya 7 jam!
Hal ini bisa menjadi jawaban bagi mereka yang menggunakan UPS, misal 500 VA atau 500 Watt.hour, yang mana baterai UPS hanya bertahan lebih kurang 5 – 15 menit untuk komputer yang memerlukan daya 250 Watt, padahal kalau berdasarkan hitungan kasar seharusnya bisa bertahan selama 2 jam ( 500 Watt.hou r / 250 Watt ). Sebagai contoh nyata, sebuah aki kering 12 V dan 18 Ah mencantumkan nilai spesifikasi sebagai berikut :
20 hr @ 0,9 A = 18 A
5 hr @ 3,06 A = 15,3 A
1 hr @ 10,8 A = 10,8 A
1/2 hr @ 18 A = 9 A
Jika dilihat dari spesifikasi maka aki ini memiliki kapasitas efektif sebesar 18 Ah namun suplai dari aki sebenarnya hanya bisa dilakukan selama :
* 20 jam jika kuat arus yang dipakai hanya sebesar 0,9 A untuk tiap jam artinya hanya memakai daya sebesar 10,8 Watt/jam (12 V x  0,9 A) –> Kapasitas = 18 Ah (0,9 A x 20 hour)
* 5 jam jika kuat arus yang dipakai 3,06 A atau berdaya 36,72 Watt/jam (12 V x 3,06 A) –> Kapasitas = 15,3 Ah (3,06 A x 5 hour)
* 1 jam jika kuat arus yang dipakai 10,8 A atau berdaya 129,6 Watt/jam (12 V x 10,8 A) –> Kapasitas = 10,8 Ah (10,8 A x 1 hour)
* 1/2 jam jika kuat arus yang dipaka i sama dengan kapasitas efektifnya yang 18 Ah atau berdaya 216 Watt/jam (12 V x 18 A) –> Kapasitas = 9 Ah (18 A x 0,5 hour).
Dari sini Anda sudah bisa menyimpulkan bahwa makin rendah arus yang dikeluarkan/ dipergunakan maka baterai mampu menyuplai dalam waktu yang lebih panjang artinya kapasitas baterai bisa sama persis dengan kapasitas efektif sebesar 18 Ah bila menggunakan kuat arus seperduapuluh dari kapasitas efektifnya (1/20 x 18 A) dan sebaliknya semakin besar pemakaian arus makin kecil pula kapasitas baterai yang bahkan bisa cuma mencapai 9 Ah.
Saya pribadi tidak tahu persis apa rumus yang bisa menghitung hubungan flukutasi arus dengan kapasitas yang dihasilkannya tapi secara kasar -berdasarkan data diatas- pemakain arus sebesar 60% dari kapasitas efektifnya akan bertahan selama 1 jam. Jadi untuk mendapatkan kapasitas baterai yang bisa menyalakan peralatan berdaya 300 Watt selama satu jam digunakan perhitungan berikut :
– Dapatkan ukuran Ampere, yaitu 25 A (Ampere (I) = Daya / Voltase = P / V = 300 / 12 = 25)
– Kapasitas efektif dari baterai yang dicari adalah 41,67 Ah (Ampere / 60% = 25 x 100 / 60).

K. Pengisian baterai/Cas aki/Accu charging
Pengisian arus dialirkan berlawanan dengan waktu pengeluaran isi yang berarti juga bahwa beban aktif dan elektrolit diubah supaya energi kimia bateari mencapai maksimum.
Ada tiga metode pengisian bateari :
1. Pengisian perawatan (maintenance charging) digunakan untuk mengimbangi kehilangan isi (self discharge), dilakukan dengan arus rendah sebesar 1/1000 dari kapasitas baterai. Ini biasa dilakukan pada baterai tak terpakai untuk melawan proses penyulfatan. Bila baterai memiliki kapasitas 45 Ah maka besarnya arus pengisian perawatan adalah 45 mA (miliAmpere).
2. Pengisian lambat (slow charging) adalah suatu pengisian yang lebih normal. Arus pengisian harus sebesar 1/10 dari kapasitas baterai. Bila baterai memiliki kapasitas 45 Ah maka besarnya arus pengisian lambat adalah 4,5 A. Waktu pengisian ini bergantung pada kapasitas baterai, keadaan baterai pada permulaan pengisian, dan besarnya arus pengisian. Pengisian harus sampai gasnya mulai menguap dan berat jenis elektrolit tidak bertambah walaupun pengisian terus dilakukan sampai 2 – 3 jam kemudian.
3. Pengisian cepat (fast charging) dilakukan pada arus yang besar yaitu mencapai 60 – 100 A pada waktu yang singkat kira-kira 1 jam dimana baterai akan terisi sebesar tiga per empatnya. Fungsi pengisian cepat adalah memberikan baterai suatu pengisian yang memungkinkannya dapat menstarter motor yang selajutnya generator memberikan pengisian ke baterai.
L. Hal-hal Lain Bentang Baterai
Baterai yang terawat dengan baik dapat berfungsi sampai beberapa tahun, sebaliknya jika tak terawat, baterai bisa diganti kurang dari satu tahun! Pemegang baterai yang longgar bisa menyebabkan baterai tak tahan lama, kabel starter yang rusak dapat mengakibatkan hubungan singkat sehingga baterai cepat rusak, dan baterai yang kotor dapat menyebabkan arus hilang terutama pada kondisi cuaca yang lembab.
Gas-gas yang menguap pada waktu pengisian baterai dapat meledak sehingga menggunakan api pada ruangan dimana baterai diisi dilarang keras! Selain itu ruangan baterai harus dilengkapi dengan ventilasi yang baik untuk mencegah timbulnya karat karena adanya gas asam sulfur. Campuran timah pada baterai selalu beracun karena itu diperlukan kebersihan dan kehati-hatian ekstra. Memeriksa kondisi baterai tidak bisa hanya dengan mengukur tinggi tegangan /voltase yang dihasilkan tapi juga harus dengan memberikan beban pada baterai tersebut.
Bila mengunakan baterai lebih dari satu dimana kondisinya secara keseluruhan sudah lemah maka seluruh baterai harus diganti jadi tidak bisa hanya sekedar mengganti baterai yang sudah lemah saja! Karena jika sebagia diganti dan sebagian lain masih menggunakan baterai yang lama maka peralatan listrik akan menggunakan karakteristik dari baterai terlemah yaitu baterai lama yang masih dipakai dan berakibat penggantian baterai yang lebih cepat; dalam jangka panjang biayanya justru lebih tinggi daripada mengganti seluruh baterai sedari awal. Selain itu alat pengisi baterai (charger) akan melihat keseluruhan baterai sebagai satu kesatuan baterai sehingga batera lama ada kemungkinan bisa mengalami overcharging dan baterai baru mengalami underchargin g yang pada akhirnya mengakibatkan kerusakan baterai secara total terlebih lagi hasil dar baterai gabungan tersebut menyebabkan peralatan listrik tidak bekerja / berjalan secara memadai. Aki kering maupun basah memiliki prinsip kerja yang sama termasuk pengisian arusnya. Jadi substitusi dimungkinkan terjadi namun perlu diperhatikan karakteristik dari peralatan yang menggunakannya dan sistem yang ada.

BAB IV

KESIMPULAN DAN SARAN

A. Kesimpulan

Elektrokimia adalah ilmu yang mempelajari aspek elektronik dari reaksi kimia. Elemen yang digunakan dalam reaksi elektrokimia dikarakterisasikan dengan banyaknya elektron yang dimiliki.

Redoks (singkatan dari reaksi reduksi/oksidasi) adalah istilah yang menjelaskan berubahnya bilangan oksidasi (keadaan oksidasi) atom-atom dalam sebuah reaksi kimia.

Baterai adalah alat listrik-kimiawi yang menyimpan energi dan mengeluarkannya dalam bentuk listrik. Baterai terdiri dari tiga komponen penting, yaitu: batang karbon sebagai anoda (kutub positif baterai) seng (Zn) sebagai katoda (kutub negatif baterai) pasta sebagai elektrolit (penghantar).

Bahan kimia yang digunakan untuk pembuatan bakterai: Belerang, Air raksa, Asam sulfat, Seng, Amonium klorida, Antimon, Kadmium, Perak, Nikel, Hidrida logam nickel, Litium, Hidrida, Kobalt, Mangan, Nitrogliserin, Rubidium

B. Saran

1. Baterai yang tak terpakai disimpan pada ruangan yang bersuhu rendah (suhu yang lebih dingin).
2. Baterai yang tak terpakai diisi dengan arus pengisian yang sangat rendah yaitu dengan pengisian perawatan (maintenance charge) sampai penuh, atau baterai diisi secara teratur tiap bulan.
Pada nomor 2, metode yang paling baik adalah dengan pengisian perawatan (maintenance charge), artinya kita harus memiliki alat pengisi (charger) (lebih baik lagi kalau kuat arus dari alat tersebut bisa kita atur kuat lemahnya) yang secara otomatis menghentikan proses pengisian jika baterai sudah terisi penuh dan kembali menghidupkan proses pengisian jika isi baterai mulai berkurang (memiliki fitur deteksi). Jika tidak ada fitur otomatisasi maka terpaksa yang kita lakukan adalah mengisi baterai secara penuh menggunakan pengisian lambat (slow charge) tiap bulan. Terpaksa disini disebabkan karena baterai yang sudah terisi penuh tidak akan bertambah lagi isinya walaupun tetap terus diisi, selain itu baterai yang terisi penuh akan kian bertambah panas bila terus diisi/disetrum (overcharging) sehingga beresiko merusaknya, ditambah lagi dengan terjadinya penguapan gas, dan terutama bahaya kemungkinan meledak yang pada akhirnya merusak baterai secara total (sama sekali tidak bisa dipergunakan) dan bahkan berbahaya bagi orang yang ada disekelilingnya jika cairan asam dari baterai muncrat dan mengenai orang tersebut! Ingat, cairan asam bisa mengorosi/merusak plat besi, apalagi daging manusia! Termasuk juga cairan accu zur (cairan yang disikan pada baterai baru yaitu saat pertama kali diisi) cukup korosif! Jadi berhati-hatilah jika berhubungan dengan cairan accu zur terlebih lagi cairan yang telah ada dalam baterai!

DAFTAR PUSTAKA

Benny Karyadi, 1997, Kimia 2, P.T. Balai Pustaka, Jakarta

Hart Harold, 2007, Kimia Organik, Edisi II, Erlangga, Jakarta.

Oxtoby, D.W., Gillis, H.P., Nachtrieb, N.H. (2001) Prinsip-prinsip Kimia Modern. Edisi ke-4. Jilid 1. Diterjemahkan oleh S.S. Achmadi. Jakarta: Erlangga.

Petrucci H. Raplh. Suminar, 1987, Kimia Dasar Prinsip dan Terapan Modern, Jilid 2, Erlangga, Jakarta.

Shidiq Premono, Anis Wardani, Nur Hidayati, 2007, Kimia, P.T .Pustaka Insan Madani, Yogyakarta.





Elektrolisa Air

3 12 2008

By Aris Purwadi/P.Sains/IPA

S830208001

ENERGI ALTERNATIF

DARI ELEKTROLISA AIR

I. Pendahuluan

Melonjaknya harga minyak mentah dunia memincu naiknya harga bahan bakar minyak didalam negeri, harga bensin sekarang telah mencapai Rp 6000/liter. Hal ini menimbulkan gejolak yang tinggi dimasyarakat, gejolak yang baik adalah mencari solusi terhadap krisis energi yang diperkirakan akan muncul kemudian bila kita masih tergantung pada penggunaan bahan bakar fosil atau bahan bakar minyak (BBM). Sebagaian masyarakat telah mengembangkan energi alternatif Biogas atau menggunakan bahan limbah kotoran hewan atau manusia yang diproses secara anaerob sehingga dihasilkan gas metan, namun produk ini lebih banyak digunakan sebagai bahan bakar rumah tangga dan sampai saat ini belum dikembangkan untuk kendaraan bermotor. Salah satu alternatif yang sekarang banyak disorot ialah pengembangan sumber energi yang berasal dari hasil elektrolisis air yang dikenal dengan “Blue Energi” ada yang mengenal sebagai “Brown Gas”, berikut perkembangan tentang penelitian atau pengembangan bahan bakar air atau BBA:

1. “Watercar” oleh Issac de Rivas.

Pada tahun 1805 Isaac de Rivas berkebangsaan Swiss sebagai orang pertama yang menggunakan Hidrogen yang dihasilkan dari elektrilisa sebagai bahan bakar mesin dengan pembakaran internal, namun rancangannya belum memuaskan dan penemuan ini dikenal dengan “watercar”. Kemudian penelitian ini dikembangkan dan dilanjutkan oleh Luther Wattles dan Rudolf A Erren.

2. BBA oleh Nicola Tesla dan Stanley Meyer.

Pada tahun 1943 kedua orang tersebut telah mengembangkan penggunaan bahan bakar air namun karena alasan bisnis hasil temuannya dihilangkan, bahkan bukan hanya temuannya tetapi juga hasil penelitiannya, kemudian Nicola Tesla dipenjara dan dihukum mati tahun 1943 dan Stanley Meyer dari Amerika Serikat terbunuh tahun 1998.

3. “Brown Gas”

Yull Brown yang berasal dari Sydney Australia pada tahun 1974 berhasil mengembangkan BBA untuk menggerakkan mesin, bahan bakar air ini sebenarnya merupakan campuran gas hidrogen-hidrogen-oksigen yang dihasilkan dari elektrolisa air. Dalam tabung elektrolisa dipasang kumparan magnetik untuk memecahkan campuran air destilasi dan soda kue hingga menjadi campuran gas hidrogen-hidrogen-oksigen (HHO). Hidrogen bersifat eksplosif dan oksigen mendukung pembakaran, gas ini ditampung dalam tabung elektrolisa yang dialirkan kedalam ruang pembakaran mesin dan akan bercampur dengan gas hidrokarbon dari bahan bakar minyak, sehingga terjadi penghematan dalam tingkat yang signifikan.

4. Poempida Hidayatullah dan Futung Mustari.

Kedua orang Indonesia tersebut telah melakukan rekayasa sistem dan mengembangkan sejak empat tahun lalu, dengan melakukan elektrolisa larutan soda kue dengan alasan mudah didapat dan harganya lebih murah serta lebih ramah lingkungan. Uji coba dilakukan dengan 30 kendaraan bermotor roda empat dari berbagai jenis baik yang berbahan bakar bensin maupun solar, pada kendaraan tersebut dipasang alat elektrolisa dan hasilnya dimasukkan ke ruang pembakaran hasilnya BBM dapat mencapai rasio jarak tempuh rata-rata 1 : 25 atau 25 km untuk setiap 1 Liter bahan bakar, dengan cara ini bahan bakar minyak (BBM) dapat dihemat sampai 59 persen. Salah satu uji coba yang dilakukan dengan menggunakan Toyota Avanza pada bulan Mei lalu, menunjukkan hasil efisiensi bahan bakar samapai 40 persen atau 1 liter untuk 18 km. Pada Mitsubishi L300 penghematan sampai 94 persen atau 1liter dapat mencapai 23,3 km.

5. Djoko Sutrisno.

Rekayasa yang dilakukan Djoko Sutrisno di Yogyakarta pada tahun 2005 dapat mencapai efisiensi hingga 80 persen dengan menggunakan prinsip ledakan Hidrogen yang terpatik pada api busi untuk menambah hasil pembakaran BBM. Alat yang dipasang pada kendaraan bermotor, menggunakan tabung plastik sebagai tempat elektrolisa larutan KOH dalam air suling dengan dipasang elektroda yang dihubungkan dengan arus listrik dari aki dan dipasang diode penyearah arus, gas hasil elektrolisa dialirkan ke dalam ruang pembakaran melalui manipol bersama bahan bakar atau bensin masuk ke ruang pembakaran sehingga memperkuat pembakaran sehingga terjadi penghematan bahan bakar. Di Yogyakarta telah terpasang alat ini pada 25 mobil dan sekitar 50 sepeda motor.

6. Sistem Hibrid Bahan Bakar Air dan BBM.

Cara kerja sistem ini gas hasil elektrolisis dialirkan pada saluran masuk manifol, pada saat strat mesin menggunakan bahan bakar minyak, setelah mesin hidup maka gas hasil elektrolisis masuk, karena arus listrik yang digunakan untuk elektrolisis baru mengalir setelah mesin hidup. Pada putaran mesin tinggi gas yang dihasilkan dari elektrolisa selain disalurkan ke manifol masuk juga dialirkan melalui pipa saluran udara setelah kotak filter udara, sehingga gas yang masuk ke dalam ruang pembakaran akan diperkaya dengan gas hasil elektrolisa berupa gas hidrogen untuk meningkatkan energi dan gas oksigen untuk menyempurnakan pembakaran sehingga akan diperoleh efisiensi bahan bakar yang cukup tinggi.

Gambar 1: Sistem Hibrid Bahan Bakar Air dan BBM

(Mesin dengan Karburator)

Alat ini sangat tepat untuk  mobil keluaran tahun 1995 kebawah, atau masih menggunakan karburator dan dapat menekan emisi gas buang sampai 70 %. Untuk mobil keluaran terbaru yang menggunakan ECU (komputer) akan sangat bermanfaat jika ditambahkan MAP enhancer. Fungsi MAP enhancer adalah untuk memotong jalur komputer dalam membaca campuran bahan bakar dalam intake manifold.

Gambar 2 : Sistem Hibrid Bahan Bakar Air dan BBM

(Mesin dengan Fuel Injection)

Dari percobaan yang dilakukan diperoleh hasil sebagai berikut:

  • Mengurangi konsumsi bahan bakar, dan jarak tempuh per Liternya semakin besar.Minimal 25 % maksimal 70 %.
  • Mengurangi emisi gas buang yang berbahaya bagi lingkungan khususnya karbonmonoksida.
  • Meningkatkan performa dan kekuatan mesin, menurunkan suhu kerja mesin, dan panas yang terbuang ke udara serta suara mesin menjadi lebih halus.
  • Menghilangkan karbon deposit (flek hitam) pada mesin yang dapat ditemukan ketika membongkar mesin kendaraan diakibatkan oleh pembakaran yang tidak sempurna.
  • Meningkatkan usia pakai kendaraan, karena piston dan katup menjadi lebih bersih dan awet.

II. Kajian Teori

Pada elektrolisis larutan elektrolit akan dihasilkan zat zat hasil reaksi yang tergantung pada harga potensial reduksi ion-ion yang ada dalam larutan dan elektrode yang digunakan. Jumlah zat hasil elektrolisis bergantung besarnya jumlah listrik yang digunakan, untuk menghasilkan gas Hidrogen dan gas Oksigen dapat digunakan larutan elektolit dari Kalium Hidroksida (KOH) atau menggunakan garam sulfat atau karbonat dari unsur-unsur golongan IA seperti Natrium Sulfat (Na2SO4), Natrium Karbonat (Na2CO3) atau garam lain yang mudah didapat dan ekonomis.

Reaksi : Elektrolisis larutan KOH dalam air :

Katoda : [2H2O(l) + 2e → 2OH-(aq) + H2(g)] x 2

Anoda : 4OH-(aq) 2H2O(l) + O2(g) + 4e +

2H2O(l) 2 H2(g) + O2(g)

Reaksi : Elektrolisis larutan Na2CO3 dalam air :

Katoda : [2H2O(l) + 2e → 2OH-(aq) + H2(g)] x 2

Anoda : 2H2O(l) 4H+(aq) + O2(g) + 4e +

2H2O(l) 2 H2(g) + O2(g)

Pada elektrolisis larutan yang mengandung ion-ion golongan IA (Na+, K+), ion-ion tersebut tidak tereduksi pada katode tetapi air yang mengalami reduksi karena potensial reduksi air lebih besar dari potensial reduksi ion Natrium atau ion Kalium (Eo H2O/H2 = - 0,83 volt dan Eo Na+/Na = - 2,71 volt).

Dalam penerapannya elektrode yang digunakan adalah stainless still yang dapat dikategorikan sebagai elektrode inert, dari percobaan yang dilakukan Djoko Sutrisno pada beberapa kendaraan bermotor, untuk mobil 1000 CC dengan kecepatan 50-60 km/jam dengan konsumsi BBM (besin) 1 liter dapat menempuh jarak 12 km, sehingga waktu yang diperlukan 12/60 jam = 12 menit. Jika dihitung kalor yang dihasilkan pada pembakaran sempurna 1 liter bensin (oktana) dengan reaksi : Ramsden E.N (2000 : 499).

C8H18(g) + 25/2 O2(g) → 8 CO2(g) + 9H2O(g) rHo = – 5510 kJ/mol

Reaksi ini berlangsung pada ruang pembakaran, dimana bahan bakar minyak mempunyai titik didih 150oC dan akan berbentuk uap pada ruang pembakaran mesin.

Massa 1 mol C8H18 = (8.12 + 18. 1) gram (Ar C = 12 dan H = 1)

= 114 gram

Untuk membakar 1 mol C8H18 atau 114 gram C8H18 dibebaskan kalor = 5510 kJ.

Massa jenis bensin = 0,77 kg/L sehingga massa 1 L bensin = 770 gram, jadi kalor yang dihasilkan = 770/114 x 5510 kJ

= 37216,66 kJ

Jadi kalor yang dihasilkan pada pembakaran 1 gram bensin = 37216,66 kJ/770 gram

= 48,333 kJ

Pada pembakaran bensin oktana emisi gas buang masih mengandung gas CO sebanyak 5%.

Pada perakitan alat elektrolisis yang dipasang pada mobil digunakan diode dengan kuat arus 25 Ampere, digunakan dalam waktu yang sama 12 menit gas hidrogen yang dihasilkan sebagai berikut :

Massa H2 = ME H2. i . t /96500 gram

= 1. 25. 12. 60/96500 gram

= 0,186528 gram

Pembakaran sempurna gas H2 menurut reaksi :

H2(g) + ½ O2(g) → H2O(g) rHo = -241,82 kJ/mol

Pada pembakaran 1mol atau 2 gram gas hidrogen dihasilkan kalor = 241,82 kJ

Untuk pembakaran sempurna 1 gram gas hidrogen dihasilkan kalor = 120,91 kJ

Untuk pembakaran 0,186528 gram dibebaskan kalor = 0,186528/2 x 241,82 kJ

= 22,5531 kJ

Sedangkan gas oksigen yang dihasilkan dari proses elektrolisis yang sama :

Massa O2 = ME O2 . i . t /96500 gram

= 32/4 . 25. 12. 60/96500 gram

= 1,49223 gram

Volume gas O2 yang dihasilkan jika diukur pada suhu 25oC dan tekanan 1 atm adalah PV = nRT atau V = n RT/P

V gas O2 = 1,49223/32. 0,082056872. 298/1 Liter

= 1,14027 Liter

Gas oksigen yang dihasilkan ini akan sangat berperan didalam proses pembakaran, sehingga pembakaran akan berlangsung lebih sempurna dan bahan bakar akan semakin hemat.

III. Pembahasan.

1. Dari hasil perhitungan kalor yang dihasilkan pada pembakaran sempurna 1 mol gas H2 hasil elektrolisis, yang diukur pada suhu kamar besarnya entalpi sama dengan entalpi pembentukan 1 mol uap air. Dengan menggunakan arus listrik 25 ampere dan waktu yang sama dengan waktu yang digunakan untuk melakukan pembakaran bensin dengan kendaraan bermotor selama 12 menit ternyata diperoleh kalor 22,5531 kJ. Jika dibandingkan kalor yang dihasilkan pada pembakaran 1 gram besin (oktana) dengan 1 gram gas Hidrogen = 48,333 kJ : 120,91 kJ. Dari hasil ini terlihat bahwa penambahan gas hidrogen dari elektrolisis kedalam ruang pembakaran akan menghasilkan tambahan energi yang cukup besar sehingga performa mesin akan lebih bagus dan lebih hemat dalam pemakaian bahan bakar.

2. Pada pembakaran bensin dalam bentuk uap di ruang pembakaran mesin ternyata belum dapat terbakar sempurna, terlihat dari hasil pembakaran masih terdapat 5% gas karbonmonoksida atau CO, ini dapat dipandang sebagai pemborosan energi. Hadirnya gas oksigen murni yang diperoleh dari hasil elektrolisa sebanyak 1,49223 gram atau 1,14027 Liter pada suhu kamar, kontribusi gas oksigen ini akan sangat besar didalam membantu proses pembakaran, diharapkan pembakaran yang terjadi akan semakin sempurna dan performa mesin akan semakin tinggi serta pemakaian bahan bakar kendaraan bermotor akan semakin efisien.

3. Dengan penambahan gas hidrogen dan gas oksigen pada ruang pembakaran, proses oksidasi dan performa mesin meningkat, diikuti dengan penurunan residu karbon pada ruang pembakaran, penurunan emisi gas buang karbomonoksida (CO), dan hidrokarbon/ bensin yang tidak terbakar.

IV. Saran.

Pada sel elektrolisa antara ruang katoda dan anoda perlu diberikan pemisah, demikian pula saluran gas hasil elektrolisa dari anoda dan katoda juga diberi pipa saluran yang terpisah, hal ini disebabkan :

  1. Jika gas hidrogen dan gas oksigen bercampur akan bereaksi membentuk uap air, ini akan mengurangi jumlah gas oksigen dan gas hidrogen yang masuk ke ruang pembakaran.
  2. Resiko terjadi ledakan pada sel elektrolisa akan semakin tinggi bila tidak diberi sekat atau pemisah, apabila terjadi peningkatan arus listrik atau penyumbatan pada pipa saluran ke manipol masuk.

V. Kesimpulan

Gas hasil elektrolisa air dengan menggunakan larutan KOH atau larutan Na2CO3 berupa gas hidrogen dan gas oksigen dapat digunakan sebagai sumber energi tambahan pada kendaraan bermotor. Gas hidrogen untuk meningkatkan energi dan gas oksigen untuk menyempurnakan pembakaran sehingga akan diperoleh efisiensi bahan bakar yang cukup tinggi, yang pada akhirnya akan meningkatkan performa mesin serta meningkatkan efisiensi penggunaan bahan bakar.

=============================

Daftar Pustaka

Keenan. Kleinfelter. Wood. 2003. Kimia Untuk Universitas Jilid 2. Jakarta : Penerbit

Erlangga.

Kompas, 20 Juni 2008. Menghemat BBM Dengan “Brown Energy”

Oxtoby. Gillis. Nachtrieb. 2001. Prinsip-prinsip Kimia Modern Jilid 1. Jakarta :

Penerbit Erlangga.

Ramsden E.N. 2000. Chemistry A-Level fourth edition. Cheltenham : Nelson

Thormes Ltd. United Kingdom.

Wang Xiang Jun. 2008. Mengubah air menjadi besin. Yogyakarta : Penerbit Pustaka

Radja.

http://www.bahanbakar.com








Ikuti

Get every new post delivered to your Inbox.