Tugas Unit Operasi
-
Upload
daril-eka-dara -
Category
Documents
-
view
69 -
download
4
description
Transcript of Tugas Unit Operasi
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Dalam teknik kimia dan bidang-bidang terkait, unit operasi adalah suatu
tahapan dasar dalam suatu proses. Unit operasi tidak hanya mengubah suatu zat
seperti reaksi di dalam reaktor kimia namun juga terjadi perubahan fisik maupun
fasa seperti pemisahan, kristalisasi, penguapan, filtrasi dan beberapa contoh
lainnya. Sebagai contoh dalam pemrosesan susu, homogenisasi, pasteurisasi,
pendinginan, dan pengemasan, masing-masing merupakan suatu unit operasi yang
berhubungan untuk menghasilkan keseluruhan proses. Suatu proses dapat terdiri
dari banyak unit operasi untuk mendapatkan produk yang diinginkan.
Pada awalnya, industri kimia dianggap sebagai proses industri yang berbeda
dengan prinsip-prinsip yang berbeda pula. Pada tahun 1923, William H. Walker,
Warren K. Lewis dan William H. McAdams menulis buku The Principles of
Chemical Engineering menjelaskan bahwa berbagai industri kimia mengikuti
hukum-hukum fisika yang sama. Mereka menyimpulkan proses-proses yang
serupa ini ke dalam unit operasi. Setiap unit operasi mengikuti hukum fisika yang
sama dan dapat digunakan pada semua industri kimia. Unit operasi menjadi prinsip
dasar dalam bidang teknik kimia.
Unit operasi dalam teknik kimia secara garis besar dapat dibagi dalam lima kelas:
1. Proses aliran fluida, termasuk perpindahan fluida, filtrasi, fluidisasi padatan,
dll.
2. Proses perpindahan panas, termasuk evaporasi, kondensasi, dll.
3. Proses perpindahan massa, termasuk absorpsi gas, distilasi, ekstraksi, adsorpsi,
pengeringan, dll.
4. Proses termodinamis, termasuk pencairan gas, refrigerasi, dll.
5. Proses mekanis, termasuk transportasi padatan, pencadaran (screening) dan
pengayakan (sieving), dll
Unit-unit operasi juga dapat dikelompokkan menjadi:
1. Kombinasi (misalnya pencampuran)
2. Pemisahan (misalnya distilasi)
3. Reaksi (misalnya reaksi kimia)
Unit operasi dan unit proses teknik kimia membentuk dasar utama untuk segala
jenis industri kimia dan merupakan dasar perancangan pabrik kimia serta alat-
alat yang digunakannya.
Gambar 1. Diagram unit operasi ekstraksi bijih dari tahun 1900-an
BAB II
PEMBAHASAN
2.1 Evaporator
2.1.1 Pengertian
Proses evaporasi telah dikenal sejak dahulu, yaitu untuk membuat garam
dengan cara menguapkan air dengan bantuan energi matahari dan angin.
Evaporasi adalah salah satu kaedah utama dalam industri kimia untuk
memekatkan larutan yang encer. Pengertian umum dari evaporasi ini adalah
menghilangkan air dari larutan dengan mendidihkan larutan di dalam tabung
yang sesuai yang disebut evaporator. Evaporasi bertujuan untuk memekatkan
larutan yang terdiri dari zat terlarut yang tidak mudah menguap dan pelarut
yang mudah menguap.
Sedangkan evaporator adalah sebuah alat yang berfungsi mengubah
sebagian atau keseluruhan sebuah pelarut dari sebuah larutan dari bentuk cair
menjadi uap. Ada beberapa macam-macam dari evaporator, sesuai dengan tujuan
penggunaannya dan bentuknya pun berbeda-beda. Hal tersebut disebabkan karena
tergatung dari jumlah atau volume zat cair yang ingin diuapkan, bisa juga
tergantung pada kepekatan zat cair tersebut. Evaporator mempunyai dua prinsip
dasar yaitu untuk menukar panas dan untuk memisahkan uap yang terbentuk dari
cairan.
2.1.2 Prinsip Kerja Evaporator
Pemekatan larutan didasarkan pada perbedaan titik didih yang sangat besar
antara zat-zatnya.
Titik didih cairan murni dipengaruhi oleh tekanan.
Dijalankan pada suhu yang lebih rendah dari titik didih normal.
Titik didih cairan yang mengandung zat tidak mudah menguap (misalnya:
gula) akan tergantung tekanan dan kadar zat tersebut.
Beda titik didih larutan dan titik didih cairan murni disebut Kenaikan titik
didih.
Harus dipanaskan ke suhu yang lebih tinggi yang ada diefek awal.
2.1.3 Jenis - jenis utama Evaporator
Jenis - jenis utama Evaporator diantaranya adalah :
1. Evaporator Efek Tunggal (single effect)
Evaporator efek tunggal (single effect) adalah bahwa produk hanya melalui
satu buah ruang penguapan dan panas diberikan oleh satu luas permukaan
pindah panas.
Gambar 2.1 Evaporator
2. Evaporator Efek Ganda
Di dalam proses penguapan bahan dapat digunakan dua, tiga, empat atau
lebih dalam sekali proses, inilah yang disebut dengan evaporator efek
majemuk. Penggunaan evaporator efek majemuk berprinsip pada penggunaan
uap yang dihasilkan dari evaporator sebelumnya. Tujuan penggunaan
evaporator efek majemuk adalah untuk menghemat panas secara keseluruhan,
hingga akhirnya dapat mengurangi ongkos produksi. Keuntungan evaporator
efek majemuk adalah merupakan penghematan yaitu dengan menggunakan uap
yang dihasilkan dari alat penguapan untuk memberikan panas pada alat
penguapan lain dan dengan memadatkan kembali uap tersebut. Apabila
dibandingkan antara alat penguapan n-efek, kebutuhan uap diperkirakan 1/n
kali, dan permukaan pindah panas berukuran n-kali dari pada yang dibutuhkan
untuk alat penguapan berefek tunggal, untuk pekerjaan yang sama. Salah satu
Contoh evaporator efek ganda berdasarkan umpannya adalah :
Gambar 2.2 Evaporator ganda umpan maju
2.1.4 Tipe-Tipe Evaporator
Jenis – jenis utama evaporator tabung dengan pemasukan uap adalah :
1. Evaporator – vertical tabung panjang, terbagi 3 :
a. Aliran ke atas (film-panjat)
Evaporator tabung panjang sangat efektif untuk memekatkan zat cair yang
kecendrungan membentuk busa.
b. Aliran ke bawah (film-jatuh)
Pemekatan bahan-bahan yang peka terhadap panas, mengharuskan waktu
kontak yang singkat sekali dengan permukaanpanas. Hal ini dapat dicapai
dengan menggunakan evaporator ini, dimana zat cair akan masuk dari atas, lalu
mengalir ke bawah didalam tabung panas itu dalam bentuk film, kemudian
keluar dari bawah. Tabungnya memiliki diameter 2-10 inch. Uap yang keluar
dari zat cair itu biasanya terbawa turun bersama zat cair, dan keluar dari bagian
bawah itu.
c. Sirkulasi paksa
Pada evaporator ini, zat cair akan masuk kedalam tabung dengan kecepatan
1-4 ft/det. Kecepatan linearnya bertambah dengan cepat dengan terbentuknya
uap didalam tabung sehingga laju perpindahannya memuaskan.
2. Evaporator film – aduk
Banyak digunakan untuk menangani bahan viskos yang peka panas, berlumpur
bahkan kering seperti gelatin, lateks karet, antibiotika dan sari buah yang
merupakan modifikasi daripada evaporator film jatuh yang mempunyai tabung
tunggal bermantel, di mana di dalam tabung itu terdapat sebuah pengaduk. Umpan
masuk dari puncak bagian bermantel dan disebarkan menjadi film tipis yang
sangat turbulen dengan bantuan daun-daun vertikal agitator (pengaduk) itu, dalam
separator, zat cair yang terbawa ikut dilemparkan ke arah luar oleh daun-daun
agitator, sehingga menumbuk plat-plat vertikal yang stasioner. Tetesan-tetesan itu
bergabung (koalesensi) pada plat ini dan kembali ke bagian evaporasi. Uap bebas
zat cair itu lalu keluar melalui lubang ke luar pada bagian atas unit itu.
2.2 Destilasi
2.2.1 Pengertian
Destilasi adalah suatu proses pemisahan yang sangat penting dalam
berbagai industri kimia. Operasi ini bekerja untuk memisahkan suatu campuran
menjadi komponen-komponennya berdasarkan perbedaan titik didih. Destilasi ini
selalu digunakan untuk memisahkan minyak bumi menjadi fraksi-fraksinya,
memisahkan suatu produk kimia dari pengotornya, dan sangat diperlukan dalam
industri obat-obatan. Metode ini merupakan termasuk unit operasi kimia jenis
perpindahan massa.
2.2.2 Jenis – jenis Destilasi
Ada 4 jenis distilasi diantaranya adalah :
1. Distilasi Sederhana
Pada distilasi sederhana, dasar pemisahannya adalah perbedaan titik didih
yang jauh atau dengan salah satu komponen bersifat volatil. Jika campuran
dipanaskan maka komponen yang titik didihnya lebih rendah akan menguap lebih
dulu. Selain perbedaan titik didih, juga perbedaan kevolatilan, yaitu
kecenderungan sebuah substansi untuk menjadi gas. Distilasi ini dilakukan pada
tekanan atmosfer. Aplikasi distilasi sederhana digunakan untuk memisahkan
campuran air dan alkohol.
2. Destilasi Fraksionisasi
Fungsi destilasi fraksionasi adalah memisahkan komponen-komponen
cair, dua atau lebih, dari suatu larutan berdasarkan perbedaan titik didihnya.
Distilasi ini juga dapat digunakan untuk campuran dengan perbedaan titik didih
kurang dari 20 °C dan bekerja pada tekanan atmosfer atau dengan tekanan rendah.
Aplikasi dari distilasi jenis ini digunakan pada industri minyak mentah, untuk
memisahkan komponen-komponen dalam minyak mentah.
Perbedaan destilasi fraksionasi dan distilasi sederhana adalah adanya
kolom fraksionasi. Di kolom ini terjadi pemanasan secara bertahap dengan suhu
yang berbeda-beda pada setiap platnya. Pemanasan yang berbeda-beda ini
bertujuan untuk pemurnian distilat yang lebih dari plat-plat di bawahnya. Semakin
ke atas, semakin tidak volatil cairannya. Minyak mentah (crude oil) sebagian
besar tersusun dari senyawa-senyawa hidrokarbon jenuh (alkana). Adapun
hidrokarbon tak jenuh (alkena, alkuna dan alkadiena) sangat sedikit dkandung
oleh minyak bumi, sebab mudah mengalami adisi menjadi alkana.
Gambar 2.3 Destilasi Fraksionasi
Oleh karena minyak bumi berasl dari fosil organisme, mak minyak bumi
mengandung senyawa-senyawa belerang (0,1 sampai 7%), nitrogen (0,01 sampai
0,9%), oksigen (0,6-0,4%) dan senyawa logam dalam jumlah yang sanagt kecil.
Minyak mentah dipisahkan menjadi sejumlah fraksi-fraksi melalui proses destilasi
(penyulingan).
3. Destilasi Uap
Destilasi uap digunakan pada campuran senyawa-senyawa yang memiliki
titik didih mencapai 200 °C atau lebih. Destilasi uap dapat menguapkan senyawa-
senyawa ini dengan suhu mendekati 100 °C dalam tekanan atmosfer dengan
menggunakan uap atau air mendidih. Sifat yang fundamental dari distilasi uap
adalah dapat mendistilasi campuran senyawa di bawah titik didih dari masing-
masing senyawa campurannya. Selain itu distilasi uap dapat digunakan untuk
campuran yang tidak larut dalam air di semua temperatur, tapi dapat didistilasi
dengan air. Aplikasi dari distilasi uap adalah untuk mengekstrak beberapa produk
alam seperti minyak eucalyptus dari eucalyptus, minyak sitrus dari lemon atau
jeruk, dan untuk ekstraksi minyak parfum dari tumbuhan. Campuran dipanaskan
melalui uap air yang dialirkan ke dalam campuran dan mungkin ditambah juga
dengan pemanasan. Uap dari campuran akan naik ke atas menuju ke kondensor
dan akhirnya masuk ke labu distilat.
4. Destilasi Vakum
Destilasi vakum biasanya digunakan jika senyawa yang ingin didistilasi
tidak stabil, dengan pengertian dapat terdekomposisi sebelum atau mendekati titik
didihnya atau campuran yang memiliki titik didih di atas 150 °C. Metode distilasi
ini tidak dapat digunakan pada pelarut dengan titik didih yang rendah jika
kondensornya menggunakan air dingin, karena komponen yang menguap tidak
dapat dikondensasi oleh air. Untuk mengurangi tekanan digunakan pompa vakum
atau aspirator. Aspirator berfungsi sebagai penurun tekanan pada sistem distilasi
ini.
2.2.3 Cara kerja destilasi
Destilasi merupakan suatu perubahan cairan menjadi uap dan uap tersebut
didinginkan kembali menjadi cairan. Unit operasi destilasi merupakan metode
yang digunakan untuk memisahkan komponen-komponennya yang terdapat dalam
salah satu larutan atau campuran dan bergantung pada distribusi komponen-
komponen tersebu antara fasa uap dan fasa air. Syarat utama dalam operasi
pemisahan komponen-komponen dengan cara destilasi adalai komposisi uap harus
berbeda dengan komposisi cairan dengan terjadi keseimbangan larutan-larutan,
dengan komponen-komponennya cukup dapat menguap.
2.3 Absorpsi
2.3.1 Pengertian
Absorpsi adalah suatu proses pemisahan suatu komponen fluida dari
campurannya dengan menggunakan solven atau fluida lain. Absorpsi dapat
dilakukan pada fluida yang relatif berkonsentrasi rendah maupun yang bersifat
konsentrat. Prinsip operasi ini adalah memanfaatkan besarnya difusivitas molekul-
molekul gas pada larutan tertentu. Dengan demikian bahan yang memiliki
koefisien partisi hukum Henry rendah sangat disukai dalam operasi ini.
Peristiwa absorpsi adalah salah satu peristiwa perpindahan massa yang
besar peranannya dalam proses industri. Operasi ini dikendalikan oleh laju difusi
dan kontak antara dua fasa. Operasi ini dapat terjadi secara fisika maupun kimia.
Contoh dari absorpsi fisika antara lain sistem amonia-udara-air dan aseton-udara-
air. Sedangkan contoh dari absorpsi kimia adalah NOx-udara-air, dimana NOx
akan bereaksi dengan air membentuk HNO3.
Peralatan yang digunakan dalam operasi absorpsi mirip dengan yang
digunakan dalam operasi distilasi. Namun demikian terdapat beberapa perbedaan
menonjol pada kedua operasi tersebut, yaitu sebagai berikut:
Umpan pada absorpsi masuk dari bagian bawah kolom, sedangkan
pada distilasi umpan masuk dari bagian tengah kolom.
Pada absorpsi cairan solven masuk dari bagian atas kolom di
bawah titik didih, sedangkan pada distilasi cairan solven masuk
bersama-sama dari bagian tengah kolom.
Pada absorpsi difusi dari gas ke cairan bersifat irreversible,
sedangkan pada distilasi difusi yang terjadi adalah equimolar
counter diffusion.
Rasio laju alir cair terhadap gas pada absorpsi lebih besar
dibandingkan pada distilasi.
2.3.2 Absorben
Absorben adalah cairan yang dapat melarutkan bahan yang akan
diabsorpsi pada permukaannya, baik secara fisik maupun secara reaksi kimia.
Absorben sering juga disebut sebagai cairan pencuci.
Persyaratan absorben :
Memiliki daya melarutkan bahan yang akan diabsorpsi yang sebesar mungkin
(kebutuhan akan cairan lebih sedikit, volume alat lebih kecil).
Selektif
Memiliki tekanan uap yang rendah
Tidak korosif.
Mempunyai viskositas yang rendah
Stabil secara termis.
Murah
Jenis-jenis bahan yang dapat digunakan sebagai absorben adalah air (untuk
gas-gas yang dapat larut, atau untuk pemisahan partikel debu dan tetesan cairan),
natrium hidroksida (untuk gas-gas yang dapat bereaksi seperti asam) dan asam
sulfat (untuk gas-gas yang dapat bereaksi seperti basa).
2.3.3 Kolom Absorpsi
Adalah suatu kolom atau tabung tempat terjadinya proses pengabsorbsi
(penyerapan/penggumpalan) dari zat yang dilewatkan di kolom/tabung tersebut.
Proses ini dilakukan dengan melewatkan zat yang terkontaminasi oleh komponen
lain dan zat tersebut dilewatkan ke kolom ini dimana terdapat fase cair dari
komponen tersebut.
Gambar 2.4 Kolom Absorpsi
Prinsip Kerja Kolom Absorbsi
Kolom absorbsi adalah sebuah kolom, dimana ada zat yang berbeda fase
mengalir berlawanan arah yang dapat menyebabkan komponen kimia ditransfer
dari satu fase cairan ke fase lainnya, terjadi hampir pada setiap reaktor kimia.
Proses ini dapat berupa absorpsi gas, destilasi,pelarutan yang terjadi pada semua
reaksi kimia.
Campuran gas yang merupakan keluaran dari reaktor diumpankan
kebawah menara absorber. Didalam absorber terjadi kontak antar dua fasa yaitu
fasa gas dan fasa cair mengakibatkan perpindahan massa difusional dalam umpan
gas dari bawah menara ke dalam pelarut air sprayer yang diumpankan dari bagian
atas menara. Peristiwa absorbsi ini terjadi pada sebuah kolom yang berisi packing
dengan dua tingkat. Keluaran dari absorber pada tingkat I mengandung larutan
dari gas yang dimasukkan tadi.
2.4 Adsorpsi
2.4.1 pengertian
Secara umum adsorpsi dapat diartikan sebagai peristiwa fisika pada
permukaan suatu bahan, yang tergantung dari spesifikasi antara adsorbent dengan
zat yang diserap (adsorbat). Definisi lain menyatakan adsorpsi sebagai suatu
peristiwa penyerapan pada lapisan permukaan atau antar fasa, dimana molekul
dari suatu materi terkumpul pada bahan pengadsorpsi atau adsorben.
Gambar 2.5 Karakteristik Adsorpsi
2.4.2 Jenis – jenis Adsorpsi
1. Adsorpsi fisika
Berhubungan dengan gaya Van der Waals. Apabila daya tarik menarik
antara zat terlarut dengan adsorben lebih besar dari daya tarik menarik antara zat
terlarut dengan pelarutnya, maka zat yang terlarut akan diadsorpsi pada
permukaan adsorben. Adsorpsi ini mirip dengan proses kondensasi dan biasanya
terjadi pada temperatur rendah pada proses ini gaya yang menahan molekul fluida
pada permukaan solid relatif lemah, dan besarnya sama dengan gaya kohesi
molekul pada fase cair (gaya van der waals) mempunyai derajat yang sama
dengan panas kondensasi dari gas menjadi cair, yaitu sekitar 2.19-21.9 kg/mol.
Keseimbangan antara permukaan solid dengan molekul fluida biasanya cepat
tercapai dan bersifat reversibel.
2. Adsorpsi Kimia
Yaitu reaksi yang terjadi antara zat padat dengan zat terlarut yang
teradsorpsi. Adsorpsi ini bersifat spesifik dan melibatkan gaya yang jauh lebih
besar daripada Adsorpsi fisika. Panas yang dilibatkan adalah sama dengan panas
reaksi kimia. Menurut Langmuir, molekul teradsorpsi ditahan pada permukaan
oleh gaya valensi yang tipenya sama dengan yang terjadi antara atom-atom dalam
molekul. Karena adanya ikatan kimia maka pada permukaan adsorbent akan
terbentuk suatu lapisan atau layer, dimana terbentuknya lapisan tersebut akan
menghambat proses penyerapan selanjutnya oleh batuan adsorbent sehingga
efektifitasnya berkurang.
2.4.3 Jenis – jenis Adsorben
Adsorben ialah zat yang melakukan penyerapan terhadap zat lain (baik
cairan maupun gas) pada proses adsorpsi. Umumnya adsorben bersifat spesifik,
hanya menyerap zat tertentu.
a. Karbon aktif/ arang aktif/ norit
Arang aktif adalah bahan berupa karbon bebas yang masing-masing
berikatan secara kovalen atau arang yang telah dibuat dan diolah secara khusus
melalui proses aktifasi, sehingga pori-porinya terbuka dan dengan demikian
mempunyai daya serap yang besar terhadap zat-zat lainnya, baik dalam fase cair
maupun dalam fase gas. Dengan demikian, permukaan arang aktif bersifat non-
polar.
b. Gel Silika
Merupakan bahan yang terbuat dari add treatment dari larutan sodium
silikat yang dikeringkan. Luas permukaanya 600-800 m2/g dengan diameter pori
antara 20-50Á. Gel silika cocok digunakan untuk mengadsorpsi gas dehidrat dan
untuk memisahkan hidrokarbon.
c. Alumina Aktif
Alumina aktif cocok digunakan untuk mengadsorpsi gas kering dan
Liquid. Luas permukaannya 200-500 m2/g dan diameter porinya 20-140Á.
2.5 Ekstraksi
2.5.1 Pengertian
Ekstraksi adalah teknik pemisahan untuk mengeluarkan satu komponen
campuran dari zat padat atau cair dengan bantuan pelarut. Seringkali campuran
bahan padat dan cair (misalnya bahan alami) tidak dapat atau sukar sekali
dipisahkan dengan metode pemisahan mekanis atau termis yang telah dibicarakan.
Misalnya saja, karena komponennya saling bercampur secara sangat erat, peka
terhadap panas, beda sifat-sifat fisiknya terlalu kecil, atau tersedia dalam
konsentrasi yang terlalu rendah.
Ekstraksi minyak atau lemak adalah suatu cara untuk mendapatkan minyak
atau lemak dari bahan yang diduga mengandung minyak atau lemak. Adapun
ekstraksi minyak atau lemak itu bermacam-macam, yaitu rendering (dry rendering
dan wet rendering), mechanical expression dan solvent extraction.
Gambar 2.6 Tangki Ekstraktor
2.5.2 Klasifikasi Ekstraksi
1. Rendering
Rendering merupakan suatu cara ekstraksi minyak atau lemak dari bahan
yang diduga mengandung minyak atau lemak dengan kadar air yang tinggi. Pada
semua cara rendering, penggunaan panas adalah sesuatu yang spesifik, yang
bertujuan untuk menggumpalkan protein pada dinding sel bahan dan untuk
memecahkan dinding sel tersebut sehingga mudah ditembus oleh minyak atau
lemak yang terkandung didalamnya.
Menurut pengerjaannya rendering dibagi dengan dua cara,yaitu :
a. Wet rendering
Wet rendering adalah proses rendering dengan penambahan sejumlah air
selama berlangsungnya proses tersebut. Cara ini dikerjakan pada ketel yang
terbuka atau tertutup dengan menggunakan temperature yang tinggi serta tekanan
40 sampai 60 pound tekanan uap (40-60psi). Peralatan yang digunakan adalah
autoclave atau digester. Air dan bahan yang akan diekstraksi dimasukan kedalam
digester dengan tekanan uap air sekitar 40 sampai 60 pound selama 4-6 jam.
b. Dry rendering
Dry rendering adalah proses rendering tanpa penambahan air selama
proses berlangsung. Dry rendering dilakukan dalam ketel yang terbuka dan
dilengkapi dengan steam jacket serta alat pengaduk (agitator). Bahan yang
diperkirakan mengandung minyak atau lemak dimasukkan kedalam ketel tanpa
penambahan air. Bahan tadi dipanaskan sambil diaduk. Pemanasan dilakukan
pada suhu 220°F sampai 230°F (105°C-110°C). Ampas bahan yang telah diambil
minyaknya akan diendapkan pada dasar ketel. Minyak atau lemak yang dihasilkan
dipisahkan dari ampas yang telah mengendap dan pengambilan minyak dilakukan
dari bagian atas ketel.
3 Pengepresan Mekanik (mechanical expression)
Pengepresan mekanis merupakan suatu cara ekstraksi minyak atau
lemak,terutama untuk bahan bahan yang berasal dari biji-bijian. Cara ini
dilakukan untuk memisahkan minyak dari bahan yang berkadar minyak tinggi
(30-70%). Pada pengepresan mekanis ini diperlukan perlakuan pendahuluan
sebelum minyak atau lemak dipisahkan dari bijinya. Perlakuan pendahuluan
tersebut mencakup pembuatan serpih, perajangan dan penggilingan serta
tempering atau pemasakan.
3 .Ekstraksi Dengan Pelarut (Solvent extraction)
Prinsip dari proses ini adalah ekstraksi dengan melarutkan minyak dalam
pelarut minyak dan lemak. Pada cara ini dihasilkan bungkil dengan kadar minyak
yang rendah yaitu sekitar 1 persen atau lebih rendah,dan mutu minyak kasar yang
dihasilkan cenderung menyerupai hasil dari expeller pressing, karena sebagian
fraksi bukan minyak akan ikut terekstraksi. Pelarut minyak atau lemak yang biasa
digunakan dalam proses ekstraksi dengan pelarut menguap adalah petroleum eter,
gasoline carbon disulfide, karbon tetra klorida, benzene dan n-heksan. Perlu
perhatikan bahwa jumlah pelarut menguap atau hilang tidak boleh lebih dari 5
persen. Bila lebih, seluruh system solvent extraction perlu diteliti lagi.
2.5.3 Penerapan Ektraksi di Industri :
1. Bahan Kimia
Contoh : pengolahan air, pencucian asam basa
2. Bahan farmasi, untuk membuat antibiotik, vitamin, dan senyawa polar
3. Bahan makanan
Contoh : Asam Laktat dan Flavour
4. Refining, untuk oli dan aromatik
2.6 Filtrasi
2.6.1 Pengertian
Filtrasi adalah pemisahan bahan secara mekanis berdasarkan ukuran
partikelnya yang berbeda-beda. Filtrasi diterapkan untuk memisahkan bahan padat
dari cairan atau gas, misalnya untuk mendapatkan suatu fraksi padat yang
diinginkan atau untuk membuang fraksi padat yang tidak dikehendaki.
Daya filtrasi (jumlah cairan atau gas yang menerobos per satuan waktu)
dipengaruhi oleh:
a. Luas Permukaan Filter
Jumlah filtrat per satuan waktu berbanding langsung dengan luas permukaan
media filter. Semakin besar luas media tersebut, semakin besar pula daya
filtrasinya.
b. Beda Tekanan Antara Kedua Sisi Media Filter
Beda tekanan adalah gaya pendorong setiap proses filtrasi. Secara teoritis,
daya filtrasi sebanding dengan beda tekanan. Gaya pendorong dapat ditimbulkan
oleh:
tekanan hidrostatik
tekanan lebih (filtrasi tekanan)
tekanan rendah (filtrasi vakum)
gaya sentrifugal
Tahanan Media Filter
Media filter yang berpori memiliki banyak saluran (kapiler, pori-pori).
Tahanan media terhadap aliran yang menembusnya semakin kecil jika diameter
kapiler semakin besar, yang berarti jumlah kapiler per satuan luas semakin sedikit.
Tahanan media juga semakin kecil jika kapiler semakin pendek. Ini berarti bahwa
semakin tipis dan kasar media filter itu, semakin besar daya filtrasinya.
Viskositas Cairan
Semakin kecil viskositas cairan, semakin besar daya filtrasinya. Viskositas
dapat dikurangi dengan meningkatkan suhu, namun sering mengakibatkan
penggembungan (swelling) media filter, terjadinya proses korosi yang lebih cepat
atau pelarutan kembali kristal-kristal.
2.6.2 Alat-alat Filtrasi
a) Kriteria Pemilihan Alat
Kriteria Pemilihan alat di pengaruhi oleh :
1. Jenis Campuran, Campuran gas-padat memerlukan ruang filtrasi dan luas
permukaan filter yang lebih besar daripada campuran cair-padat. Hal ini
disebabkan volume gas lebih besar dari pada cairan. Disamping itu pada
campuran gas-padat hanya mungkin digunakan beda tekanan yang kecil.
2. Jumlah Bahan Yang Lolos Dan Tertahan, Semakin besar jumlah campuran
yang harus difiltrasi, semakin besar daya filtrasi yang diperlukan dan dengan
demikian juga semakin besar luas permukaan total filter.
Ukuran pemanfaatan yang optimal dapat berupa luas permukaan filter yang
sebesar mungkin dengan ruang filter yang sekecil mungkin.
3. Tekanan Filtrasi (Beda Tekanan), Tekanan filtrasi mempengaruhi jenis
konstruksi dan ukuran alat filtrasi
4. Jenis Operasi, Konstruksi alat pada dasarnya berbeda untuk operasi yang
kontinu atau yang tidak kontinu.
5. Pencucian, Bila kue filter harus dicuci , diperlukan tambahan perlengkapan
untuk mencuci. Tergantung pada jenis cairan pencuci yang digunakan, yaitu
apakah mengandung air, mudah terbakar atau beracun, maka alat filtrasi harus
dikonstruksi dengan cara yang berbeda-beda (misalnya terbuka, tertutup, dengan
perangkat penghisap, dengan ruang-ruang terpisah)
6. Sifat Bahan yang di filtrasi, Baik konstruksi maupun bahan yang dipakai untuk
membuat alat filtrasi tergantung pada bahan yang difiltrasi, apakah bersifat asam,
basa, netral, mengandung air, mudah terbakar, tahan api, peka terhadap oksidasi,
steril, panas atau dingin. Konstruksi dapat terbuka, tertutup atau dalam lingkungan
gas inert.
7. Sifat Filtrasi, apakah kue filter yang terbentuk dapat ditekan atau tidak dapat
ditekan, tergantung pada ukuran dan bentuk partikel bahan padat. Sifat kue filter
itu selanjutnya mempengaruhi luas permukaan filter, tebal kue, beda tekanan, dan
juga ukuran pori dari media filter.
b) Alat Filtrasi
Filter Pasir
Gambar 2.7 Filter Pasir
Prinsip kerja : Cairan yang akan disaring mengalir dari atas ke bawah menembus
lapisan pasir karena gaya filtrasi. Partikel padat yang akan dipisahkan tertahan
dalam pasir. Media filter ini dapat dibersihkan dengan cara menyemprotnya
dengan air dan udara bertekanan secara periodik.
Fungsi : Filter pasir digunakan untuk filtrasi jernih (clarifying filtration) terutama
untuk penanganan awal air minum atau untuk pembuatan air keperluan pabrik.
Filter Kelongsong
Gambar 2.8 Filter Kelongsong
Filter ini berupa silinder berongga yang terbuat dari bahan berpori. Silinder ini
dapat secara tunggal dipasang di dalam saluran pipa , atau beberapa buah secara
bersamaan di dalam bejana yang tahan tekanan. Cairan ditekan dari dalam dan
menerobos keluar melalui dinding silinder.Filter kelongsong terutama digunakan
untuk filtrasi jernih, khususnya sebagai penangkap kotoran di dalam saluran-
saluran pipa cairan dan gas. Pembersihan dilakukan dengan cara melepaskannya
kemudian mencucinya, atau dengan menggunakan perlengkapan penyiram atau
pembilas yang dipasang di dalamnya.
Filter Spiral
Gambar 2.9 Filter Spiral
Filter spiral dapat dibuat sebagai alat yang terpasang tetap atau yang dapat
dipindah-pindah, tanpa atau dengan mantel ganda untuk pemanasan. Filter ini
digunakan untuk filtrasi jernih pada cairan dengan kandungan bahan padat yang
rendah. Luas permukaan filter dapat mencapai 20 m2 dan tekanan hingga 6 bar.
Filter Pelat
Gambar 2.10 Filter Kelongsong
Filter pelat di satu pihak digunakan untuk filtrasi jernih dan di lain
pihak untuk filtrasi bahan tersisa (residu filtration). Luas permukaan filter mulai
dari 2 hingga kira-kira 80 m2 dan tekanan hingga 6 bar. Filter pelat, karena
digunakan secara tertutup dan bertekanan, sesuai juga untuk filtrasi suspensi yang
mengandung cairan panas atau mudah terbakar.
Filter Putar
Gambar 2.11 Filter Putar
Filter putar terdiri atas sebuah tromol ayak yang berputar lambat dan
terbagi dalam sel-sel. Kain filter direntangkan pada permukaan tromol dan bagian
bawah tromol tercelup di dalam bak berisi suspensi yang harus dipisahkan.
Putaran dikontrol oleh bagian pengendali yang tidak bergerak di pusat. Dalam
satu kali putaran, pada setiap sel berlangsung berturut-turut:- penghisapan
suspensi dan pembentukan kue filter
- pencucian kue filter
- penghilangan kelembaban dari kue filter
- pelepasan dan penyapuan bersih kue filter
- pembilasan kue filter
Sentrifugasi Filtrasi
Gambar 2.12 Sentrifugasi Filtrasi
Alat-alat sentrifugasi filtrasi yang paling sederhana dan bekerja secara
tidak kontinu, terdiri atas sebuah keranjang ayak yang berputar cepat di dalam
sebuah rumah. Keranjang tersebut dapat terpasang vertikal (alat sentrifugasi ayun)
atau horizontal (alat sentrifugasi kupas) dan sisi dalamnya dilapis dengan media
filter. Keranjang dapat digerakkan dengan listrik atau secara hidraulik, secara
langsung atau melalui sebuah kopling penggerak awal.
2.7 Humidifikasi
2.7.1 Pengertian
Humidifikasi adalah suatu proses yang dapat menambahkan kadar air dalam
gas dengan proses pemanasan maupun tanpa pemanasan. Dengan bertambahnya
jumlah aliran air yang dikontakkan dengan udara proses maka akan meningkatkan
kandungan air dalam udara sampai mencapai kondisi jenuh.
Gambar 2.13 Mekanisme proses humidifikasi
Dalam proses humidifikasi biasanya dicapai dengan membuat kontak
udara dengan air dalam kondisi tertentu yang membuat kelembaban yang
diinginkan tercapai. Jika kondisi dalam humidifier sedemikian rupa hingga udara
mencapai titik kejenuhan, maka kelembabannya tetap. Namun jika peralatan
tersebut (ini berlaku untuk peralatan komersial pada umumnya) dimana udara
keluar tidak cukup jenuh, menyebabkan kondisi yang tidak menentu muncul.
Kelembaban udara yang keluar bisa ditetapkan dengan memvariasikan suhu air
sesuai suhu yang dinginkan, udara dengan persentase kelembaban dan suhu yang
diinginkan dengan demikian dapat diperoleh. Dalam pertimbangannya diketahui
bahwa peralatan pelembab udara harus memiliki perangkat utama yang terdiri
perangkat untuk pemanasan udara, baik sebelum atau setelah pelembaban, atau
keduanya, dan beberapa metode untuk membuat udara didalam mengalami kontak
dengan air.
2.7.2 Peralatan dengan Prinsip Proses Humidifikasi
Peralatan dengan prinsip humidifikasi di bagi menjadi 3 bagian yaitu :
1. Humidifier ( Peningkat kelembaban )
Peralatan pelembab udara harus memiliki perangkat utama yang terdiri
perangkat untuk pemanasan udara, baik sebelum atau sesudah pelembaban atau
keduanya, dan beberapa metode untuk membuat udara di dalam kontak dengan
air. Perangkat pemanas biasanya berupa elemen atau susunan dari tabung
bersirip. Udara dapat dibuat kontak dengan air dalam berbagai perangkat.
a. Jenis – jenis Pelembab Udara
Jenis – jenis pelembab udara meliputi :
1. Vaporizer( Uap Humidifier )
Air mendidih membentuk uap yang menambah kelembaban udara.
2. Impeller humidifier
Sebuah cakram/ lempengan berputar pada diffuser, yang memecah air
menjadi butiran halus (aerosol) yang melayang ke udara.
3. Ultrasonic humidifier
Sebuah difragma logam bergetar pada frekuensi ultrasonik menciptakan
butiran-butiran air yang secara perlahan keluar dari humidifier dalam
bentuk kabut dingin.
b. Kekurangan dan Resiko Humidifier
Jika kelembaban relatif lebih besar dari 60 %, maka penggunaan
humidifier bisa memungkinkan reproduksi tengu debu atau pertumbuhan
jamur. Kelembaban relative harus dijaga antara 40 % dan 60 %. Beberapa
pelembab udara sekarang menggunakan anti microba untuk mengurangi
pertumbuhan bakteri dalam humidifier tersebut.
2. Dehumidifier (Pengering udara)
Alat ini dipakai untuk menguranagi tingkat kelembaban di udara dalam
bangunan perumahan atau perkantoran. Biasanya karena alasan kesehatan. Karena
tingkat kelembaban yang tinggi maka akan meningkatkan pertumbuhan jamur.
Selainitu, dehumidifier juga dapat menyebabkan kondensasi. Sedangkan dalam
dunia industri (contohnya : percetakan) dipakai untuk menjaga tingkat
kelembaban yang diinginkan karena berpengaruh pada kualitas hasil cetak.
Proses dehumidifier dibagi menjadi 4 yaitu :
1. Teknik / Refrigerative
Biasanya bekerja dengan menarik udara lembab melewati kumparan
pendingin dengan kipas kecil. Karena tekanan uap jenuh air menurun dengan
penurunan suhu, air di udara mengembun, dan menetes ke dalam penampung.
Udara lalu dipanaskan oleh sisi hangat dari kumparan pendinginan. Proses ini
paling efektif dengan suhu sekitar yang lebih tinggi dengan suhu titik embun
udara. Namun, dalam cuaca dingin proses ini kurang efektif.
2. Elektronik
Elektronik dehumidifier menggunakan pompa pemanas pelher untuk
menghasilkan permukaan yang dingin untuk kondensasi uap air dan udara.
Jenis dehumidifier ini memiliki keuntungan karena yang sangat tenang (tidak
bising) ketika digunakan karena tidak ada kompresor mekanis.
3. Air Conditioner
Secara otomatis bertindak sebagai penurun kelembaban, ketika udara
dingin sehingga perlu adanya penanganan akumulasi air juga. Proses ini
biasanya dengan melewatkan udara kedalam kontak dengan semprotan air
dimana suhunya lebih rendah dari titik embun udara yang masuk. Seperti
ditunjukkan pada gambar di bawah ini :
4. Dehumidifier darurat
Proses penghilangan kelembaban udara dapat dilakukan dengan
melewati cairan dingin melalui bagian dalam tabung yang disusun
(kondensor), kemudian udara lembab ditiupkan melaluinya. Suhu permukaan
luar tabung logam harus di bawah titik embun udara sehingga air akan
mengembun dari udara
3. Cooling tower(menara pendingin)
a. Pengertian Menara Pendingin
Menara pendingin merupakan suatu peralatan yang digunakan untuk
menurunkan suhu aliran air dengan cara mengekstraksi panas dari air dan
mengemisikannnya ke atmosfer. Menara pendingin menggunakan penguapan
dimana sebagian air diuapkan ke aliran udara yang bergerak dan kemudian
dibuang keatmosfer. Sebagai akibatnya air yang tersisa didinginkan secara
signifikan. Menara pendingin mampu menurunkan suhu air lebih dari
peralatan – peralatan yang hanya menggunakan udara untuk membuang
panas, seperti radiator dalam mobil.
b. Sistem Cooling Tower
Air dipompa dari cekungan menara pendingin, kemudian air disalurkan melalui
proses kondensasi dengan kondensor. Air dingin menyerap panas dari proses
aliran panas yang perlu didinginkan, dan panas yang diserap menghangatkan air
yang beredar ( C ), kemudian air hangat kembali ke puncak menara pendingin dan
menetes ke bawah melalui material pengisi di dalam menara. Setiap air yang
menetes ke bawah akan terjadi kontak udara melalui menara baik oleh draft alami
atau dengan forced draft menggunakan kipas besar di menara. Selain itu sejumlah
air akan hilang sebagai windage ( W ) dan beberapa air ( E ) akan menguap.
2.8 Kristalisasi
2.8.1 Pengertian
Pemisahan dengan teknik kristalisasi didasari atas pelepasan pelarut dari
zat terlarutnya dalam sebuah campuran homogeen atau larutan, sehingga
terbentuk kristal dari zat terlarutnya. Proses ini adalah salah satu teknik pemisahan
padat-cair yang sangat penting dalam industri, karena dapat menghasilkan
kemurnian produk hingga 100%.
Kristal dapat terbentuk karena suatu larutan dalam keadaan atau kondisi
lewat jenuh (supersaturated). Kondisi tersebut terjadinya karena pelarut sudah
tidak mampu melarutkan zat terlarutnya, atau jumlah zat terlarut sudah melebihi
kapasitas pelarut. Sehingga kita dapat memaksa agar kristal dapat terbentuk
dengan cara mengurangi jumlah pelarutnya, sehingga kondisi lewat jenuh dapat
dicapai. Proses pengurangan pelarut dapat dilakukan dengan empat cara yaitu,
penguapan, pendinginan, penambahan senyawa lain dan reaksi kimia.
Pemisahan denga pembentukan kristal melalui proses penguapan
merupakan cara yang sederhana dan mudah kita jumpai, seperti pada proses
pembuatan garam.
Air laut dialirkan kedalam tambak dan selanjutnya ditutup. Air laut yang
ada dalam tambak terkena sinar matahari dan mengalami proses penguapan,
semakin lama jumlah berkurang, dan mongering bersamaan dengan itu pula
kristal garam terbentuk. Biasanya petani garam mengirim hasilnya ke pabrik
untuk pengolahan lebih lanjut.
Pabrik gula juga melakukan proses kristalisasi, tebu digiling dan
dihasilkan nira, nira tersebut selanjutnya dimasukkan kedalam alat vacuum
evaporator, Dalam alat ini dilakukan pemanasan sehingga kandungan air di dalam
nira menguap, dan uap tersebut dikeluarkan dengan melalui pompa, sehingga nira
kehilangan air berubah menjadi Kristal gula.
Gambar 2.14 Sistem Kerja Kristalisasi
2.8.2 Proses Kerja Kristalisasi
Proses kristalisasii merupakan salah satu pekerjaan proses agar
mendapatkan bahan murni yang berupa gula kristal yang berwarna putih,
berbentuk padat, sehingga gula dapat terpisah dari larutan induknya dalam bentuk
kristal. Sebagai hasil dari proses kristalisasi tersebut dihasilkan suatu magma yang
terdiri atas larutan induk dan kristal gula. Campuran dari larutan induk dan kristal
tersebut biasanya disebut masakan atau dalam bahasa Perancis disebut
“massecuite”, yang berarti massa, dan cuite berarti diproses atau dimasak.
Proses kristalisasi terjadi di dalam suatu pan masak, yang proses kerjanya
dilakukan pada suasana atau kondisi vakum (hampa udara). Disamping itu, proses
kristalisasi dilakukan secara single efek (badan tunggal), jadi berbeda dengan
kegiatan dalam pan penguapan yang dilakukan secara multiple effect (badan
rangkap, > 1 badan). Proses kristalisasi dilakukan pada kondisi vakum untuk
mencegah kerusakan dari nira.
BAB III
KESIMPULAN
Unit operasi teknik kimia adalah unit yang mempunyai peranan penting
dalam pemprosesan suatu pabrik atau indusri teknik kimia. Dalam paper ini unit
operasi yang dijabarkan adalah :
Evaporator
Destilasi
Absorpsi
Adsorpsi
Ekstraksi
Filtrasi
Humidifikasi
Kristalisasi
DAFTAR PUSTAKA
Anonym, 2012, http://kimia08.wordpress.com/2012/05/13/adsorpsi/ Akses 8 maret 2014
Anonym, 2012, http://www.chem-is-try.org/materi_kimia/kimia-industri/teknologi-proses/absorbsi/. Akses 8 maret 2014
Anonym, 2013, http://chemeng2301.blogspot.com/2013/05/absorpsi.html. Akses 8 maret 2014
http://tsffarmasiunsoed2012.wordpress.com/2012/05/24/filtrasi-dan-aplikasinya-dalam-industri/ Akses 8 maret 2014
http://fatysahinknowledge.wordpress.com/2011/11/15/filtrasi/ Akses 8 maret 2014
Pribadi, Gilberto, 2013, http://gilberto-pribadi.blogspot.com/2012/03/pengenalan-pabrik-dan-teknologi-operasi.html. Diakses 6 Maret 2014 Rolandy, 2011, http://rolandy19.blogspot.com/2011/02/macam-macam-desilasi_10.html . Diakses 8 Maret 2014
Rosalia, shinta, 2012, http://shintarosalia.lecture.ub.ac.id/files/2012/05/SRD_evaporasi.pdf. Diakses 8 Maret 2014
Susanto, 2010, http://susantoteknikmesin.blogspot.com/2010/12/evaporasi.html. Diakses 8 Maret 2014 pukul 21.00
Wibowo, ridwan, 2012, http://ridwanwibowo.wordpress.com/2012/06/06/makalah-evaporasi-kita/ . Diakses 8 Maret 2014
Yuda, teo, 2013, http://teoyuda.blogspot.com/2013/03/operasi-teknik-kimia.html. Diakses 8 maret 2014 pukul 20.50
http://www.academia.edu/8994773/UNIT_OPERASI