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 :

pengatus

Steam trap

Efek ke 3

Efek ke 2

Efek ke 1

Umpan

Steam

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