Dasar-dasar Rekayasa Hayati

Dalam bidang Rekayasa Hayati, akan banyak ditemui analisis kimia untuk mengetahui komposisi suatu zat ataupun campuran zat. Setiap zat memiliki karakterisitik tertentu yang mempengaruhi sifat-sifat zat tersebut. Dengan mengetahui karakteristik tersebut, kita bisa memprediksikan apa yang akan terjadi apabila zat tersebut diberikan suatu perlakuan tertentu. Selain itu dalam lingkungan industri, dengan adanya pengetahuan tentang karakteristik suatu zat kita bisa mengefisiensikan suatu proses yang terjadi dalam sistem hayati. Hal ini memungkinkan untuk melakukan suatu proses yang sangat efisien sehingga menghemat biaya ataupun waktu dari suatu proses hayati.

Kita dapat mengidentifikasi suatu materi melalui sifat-sifatnya, baik sifat fisis maupun sifat kimianya. Sifat fisis merupakan suatu ciri yang dapat diamati tanpa perubahan identitas kimianya. Sebagai contoh, perubahan wujud dan perubahan warna. Sifat fisis yang terukur, misalnya massa dan massa jenis. Sifat fisis ini dapat digolongkan lagi sebagai sifat-sifat ekstensif dan intensif. Sifat ekstensif bergantung pada jumlah materi seperti massa dan volume. Sedangkan, sifat intensif merupakan ciri khas dari suatu materi. Contoh, massa jenis dan titik didih. Selain sifat fisis, ada juga sifat kimia. Sifat kimia juga merupakan ciri khas suatu materi, termasuk perubahan kimianya. Karena itu, sifat ini tergolong sifat intensif.

Densitas merupakan pengukuran massa setiap satuan volume benda. Semakin tinggi massa jenis suatu benda maka semakin besar pula massa setiap volumenya. Setiap zat memiliki massa jenis yang berbeda. Massa jenis suatu benda bervariasi sesuai dengan suhu dan tekanan. Peningkatan suhu suatu zat dapat menurun kepadatannya dengan meningkatkan volume zat tersebut.

Rumus untuk menentukan densitas adalah

ρ = m / v

dengan ρ adalah massa jenis, m adalah massa, dan V adalah volume.

Tegangan permukaan adalah kecenderungan kontraktif dari permukaan cairan yang memungkinkan untuk melawan kekuatan eksternal. Tegangan permukaan cairan (γ) adalah kerja yang dilakukan untuk memperluas permukaan cairan dalam satuan luas. Tegangan permukaan itu disebabkan karena tidak adanya keseimbangan kekuatan tarik menarik antar molekul (Anonim).

Rumus untuk mencari tegangan permukaan yaitu :

y = F / 2l

Dimana : Tegangan permukaan (y), gaya yang dialami pada permukaan zat cair ( F ), dan panjang(l).

Viskositas adalah ukuran ketahanan suatu fluida berubah bentuk akibat adanya tegangan geser atau tegangan tarik. Viskositas menggambarkan resistensi internal cairan untuk mengalir dan dapat dianggap sebagai ukuran gesekan fluida. Viskositas zat cair cenderung menurun dengan seiring bertambahnya kenaikan temperatur hal ini disebabkan gaya – gaya kohesi pada zat cair bila dipanaskan akan mengalami penurunan dengan semakin bertambahnya temperatur pada zat cair yang menyebabkan berturunya viskositas dari zat cair tersebut. (Ridwan)

Viskositas dinyatakan dengan persamaan

F = μ A (u/y)

Dengan : F = besarnya gaya yang dibutuhkan untuk mengalir, μ = viskositas, A = luas area, dan u/y = kecepatan shear.

Sedangkan viskositas kinematik dapat dihitung dengan persamaan

η = [2∆pg(a)^2]/9v

Dengan η = viskositas kinematik, ∆p = beda densitas, g = gravitasi, v = kecepatan jatuh, a = radius bola

Porositas unggun menyatakan fraksi kosong di dalam unggun. Harganya sangat dipengaruhi oleh bentuk geometri butiran padat yang membentuk unggun tersebut atau dengan kata lain merupakan fungsi dari faktor bentuk atau derajat kebolaan partikel-partikelnya.

ε  =  V_u – V_p/ V_u

_{Dimana :}

ε = Porositas unggun

V_u  = volume unggun

V_p = volume partikel total

Ukuran sel dapat diukur dengan menggunakan mikrometer yang diletakkan pada lensa okuler dan lensa objektif. Pengukuran ini berprinsip pada konversi skala okuler ke skala micrometer stage pada lensa objektif saat tahap kalibrasi. Pengukuran ukuran satu skala pada mikrometer okuler adalah:

A = ( skala mikrometer objektif x ukuran grid ) / skala mikrometer okuler 

Dimana variabel A adalah nilai satu skala pada mikrometer okuler.

Dalam perhitungan data dilakukan analisis statistika untuk data seluruh kelas, analisis ini digunakan untuk menyajikan data sehingga memberikan informasi yang berguna. Upaya penyajian ini dimaksudkan untuk mengungkapkan informasi penting yang terdapat dalam data ke dalam bentuk yang lebih ringkas dan sederhana.

Dari percobaan juga dihitung nilai mean. Mean (rata-rata) merupakan suatu ukuran pemusatan data. Mean menggambarkan bahwa data tersebut berada pada kisaran mean nilai mean tersebut. Selain itu juga digunakan Standar Deviasi digunakan untuk menjelaskan perbandingan penyebaran atau penyimpangan data dua kelompok atau lebih. Apabila standar deviasi suatu data tersebut kecil maka hal tersebut menunjukkan data-data tersebut berkumpul disekitar rata-rata hitungnya, dan jika standar deviasinya besar hal tersebut menunjukkan penyebaran yang besar dari nilai rata-rata hitungnya.

Standar Deviasi merupakan variasi sebaran data. Semakin kecil nilai sebarannya berarti variasi nilai data makin sama. Jika sebarannya bernilai 0, maka nilai semua datanya adalah sama.

Densitas merupakan pengukuran massa setiap satuan volume benda. Semakin tinggi massa jenis suatu benda maka semakin besar pula massa setiap volumenya. Setiap zat memiliki massa jenis yang berbeda. Massa jenis suatu benda bervariasi sesuai dengan suhu dan tekanan. Peningkatan suhu suatu zat dapat menurun kepadatannya dengan meningkatkan volume zat tersebut. Densitas dapat diukur dengan alat yang bernama piknometer. Piknometer adalah suatu alat yang dirancang untuk menentukan volume atau ruang yang ditempati oleh materi. Penentuan volume piknometer ini berdasarkan hukum Boyle.

Tegangan permukaan adalah kecenderungan kontraktif dari permukaan cairan yang memungkinkan untuk melawan kekuatan eksternal. Tegangan permukaan cairan (γ) adalah kerja yang dilakukan untuk memperluas permukaan cairan dalam satuan luas. Tegangan permukaan itu disebabkan karena tidak adanya keseimbangan kekuatan tarik menarik antar molekul (Anonim 2). Hal ini dikarenakan adanya gaya kohesif antara molekul cairan. Tegangan permukaan cairan dapat diukur dengan cara drop out, cara buble pressure, tensiometer, dan capilary rise.

Tegangan permukaan menyebabkan suatu perbedaan tekanan antara gelembung sabun atau tetesan zat cair bagian dalam dan bagian luar. Suatu gelembung sabun terdiri permukaan film berbentuk bola yang sangat rapat. Dengan suatu lapisan tipis dan diantara zat cair. Tegangan permukaan menyebabkan film cenderung untuk melakukan pengusutan, tetapi sebagaimana gelembung menyusut. Begitu juga tegangan permukaan menekan udara didalam dan menambah tekanan bagian dalam titik yang mencegah pengusutan lebih lanjut. (Hendra, 2002)

Viskositas adalah ukuran ketahanan suatu fluida berubah bentuk akibat adanya tegangan geser atau tegangan tarik. Viskositas menggambarkan resistensi internal cairan untuk mengalir dan dapat dianggap sebagai ukuran gesekan fluida. Viskositas zat cair cenderung menurun dengan seiring bertambahnya kenaikan temperatur hal ini disebabkan gaya – gaya kohesi pada zat cair bila dipanaskan akan mengalami penurunan dengan semakin bertambahnya temperatur pada zat cair yang menyebabkan berturunya viskositas dari zat cair tersebut. (Ridwan)

Fluida secara garis besar terbagi menjadi 2 yaitu Fluida newtonian yang ketika di plot dv/dy akan terbentuk garis lurus, viskositasnya tetap dan bersifat tidak plastis. Sedangkan fluida non-newtonian viskositasnya akan berubah-ubah dan bersifat plastis.

Ukuran sel dapat diukur dengan menggunakan mikrometer yang diletakkan pada lensa okuler dan lensa objektif. Pengukuran ini berprinsip pada konversi skala okuler ke skala micrometer stage pada lensa objektif saat tahap kalibrasi. Micrometer stage ini merupakan grid-grid kotak yang ukurannya sudah diketahui. Dengan menghimpitkan skala mikrometer okuler pada grid-grid micrometer stage didapatkan rasio dari kedua skala tersebut untuk kemudian dikalikan dengan ukuran micrometer stage perkotaknya sehingga didapatkan ukuran untuk tiap skala mikrometer okuler (Caprette, 2012).

Hasil dari pengamatan panjang sel  Paramaecium sp. secara manual diukur dengan mikrometer dari mikroskop cahaya sebesar 209,032 µm dan dengan software digital komputer yang terhubung dengan mikroskop cahaya sebesar 171,255 µm, terdapat perbedaan sebesar 38 µm. Menurut literatur, ukuran sel adalah 50-350 µm (Wichterman, 1986). Hal ini dimungkinkan karena kesalahan paralaks pengamat ataupun pembulatan terhadap garis mikrometer yang kurang presisi yang bisa menyebabkan terjadinya perbedaan nilai antara perhitungan manual dan secara komputer. Selain itu dimungkinkan juga adanya kesalahan pengamat saat melakukan kalibrasi antara mikrometer okuler dan mikrometer objektif.

Daftar Pustaka

Anonim. Surface Tension [online]. Diunduh dari http://www.chem.purdue.edu/gchelp/liquids/tension.html pada tanggal 12 Februari 2013 pukul 21.30

Anonim 2. FLUID VISCOSITY TABLES [online]. Diunduh dari http://home.global.co.za/~fluid/GWIS%20Fluid_Viscosity_Table.htm pada tanggal 12 Februari 2013 pukul 21.30

Anonim 3. Absolute Density of Water Table [online]. Diunduh dari http://faculty.nwfsc.edu/web/science/struckl/ABSOLUTE%20DENSITY%20OF%20WATER%20TABLE.pdf pada tanggal 12 Februari 2013 pukul 21.30

Dewi. 2011. ANALISIS PERSAMAAN SAINT VENANT 2D UNTUK MODEL GELOMBANG PERAIRAN DANGKAL DENGAN MASALAH NILAI AWAL DAN MASALAH NILAI BATAS [online]. Diunduh dari http://lib.uin-malang.ac.id/appendix/07610038[1]-dewi-erla-mahmudah.pdf pada tanggal 12 Februari 2013 pukul 21.30

Ferry. STABILITAS PENAHAN GELOMBANG KANTONG PASIR BENTUK GULING [online]. Diunduh dari http://eprints.undip.ac.id/25090/1/03-Ferry_Fananta_Rev.pdf pada tanggal 12 Februari 2013 pukul 21.30

Hendra, M., Herlina, N. 2012. TEGANGAN PERMUKAAN CAIRAN DENGAN METODE DROP OUT DAN METODE BUBLE [online]. Diunduh dari https:// repository.usu.ac.id/Ftkimia-Hendra3.pdf pada tanggal 12 Februari 2013 pukul 21.30

Lachman, L. dkk. 1994. Teori dan Praktek Farmasi Industri II. Edisi III. Diterjemahkan oleh Siti Suyatmi. Jakarta : UI Press.

Przybylski. Physical and Chemical Properties [online]. Diunduh dari http://fr.canolacouncil.org/media/515239/canola_oil_physical_chemical_properties_1.pdf pada tanggal 12 Februari 2013 pukul 21.30

Ridwan. Mekanika Fluida [online]. Diunduh dari http//ridwan.staff.gunadarma.ac.id/Downloads/files/10075/Karakteristik%2BAliran%2BFluida1.pdf pada tanggal 12 Februari 2013 pukul 21.30

Rustamaji. 2010. ALKOHOLISIS MINYAK JARAK PAGAR DENGAN KATALISATOR ASAM PADAT [online]. Diunduh dari http://eprints.undip.ac.id/21907/1/A-07.pdf pada tanggal 12 Februari 2013 pukul 21.30

Wichterman, Ralph. 1986. The biology of Paramecium. Springer.