PERALATAN DALAM PROSES INDUSTRI

Dalam proses industri, pada dasarnya digunakan peralatan-peralatan dengan prinsip

yang sama dengan peralatan-peralatan untuk proses sederhana di laboratorium. Akan tetapi

karena penggunaannya dalam skala industri atau skala besar, peralatan-peralatan yang berada di

laboratorium tidak mungkin untuk digunakan. Hal ini dikarenakan peralatan-peralatan tersebut

akan menjadi tidak efektif dan membutuhkan biaya yang lebih besar. Oleh karena itu, untuk

proses industri, digunakan peralatan-peralatan khusus yang dirancang sesuai dengan kebutuhan

masing-masing proses industri. Berikut ini adalah penjelasan mengenai peralatan-peralatan

industri yang digunakan dalam masing-masing proses industri.

A. Filtrasi

Filtrasi adalah pembersihan partikel padat dari suatu fluida dengan melewatkannya

pada medium penyaringan, atau septum, dimana zat padat itu tertahan. Pada industri,

filtrasi ini meliputi ragam operasi mulai dari penyaringan sederhana hingga pemisahan

yang kompleks. Berikut ini akan dijelaskan mengenai prinsip kerja peralatan untuk filtrasi

beserta jenis-jenisnya.

1. Prinsip kerja

Pada filtrasi yang menggunakan plate dan bingkai jika ditinjau dari cara

kerjanya, alat ini bekerja berdasarkan driving and force, yaitu perbedaan tekanan.

Filter plat dan bingkai digunakan untuk memisahkan padatan cairan dengan media

berpori dimana cairan akan diteruskan sedangkan padatan akan tertahan.

Pada permulaan filtrasi pada penyaring kue beberapa partikel padat memasuki

medium pori dan ditahan, tetapi dengan segera mulai berkumpul di permukaan

septum. Setelah periode awal ini padatan mulai terfiltrasi; padatan tersebut mulai

menebal di permukaan dan harus dibersihkan secara periodik.Kecuali dilengkapi

kantong penyaring untuk pembersih gas, penyaring umumnya hanya digunakan untuk

pemisahan padat-cair. Penyaring dapat dioperasikan dengan tekanan di atas atmosfer

pada aliran atas medium penyaring atau tekanan vakum pada aliran bawah.

1

2. Jenis Alat

Ada beberapa jenis filter yang dapat digunakan dalam proses filtrasi sesuai

dengan fungsi masing-masing. Berikut ini adalah beberapa jenis filter dengan masing-

masing fungsi dan cara penggunaannya:

a. Filter Gravitasi (Gravity Filter)

Filter ini tersusun atas tangki-tangki yang bagian bawahnya berlubang-

lubang dan diisi dengan pasir-pasir berpori dimana fluida mengalir secara laminer.

Filter ini digunakan untuk proses fluida dengan kuantitas yang besar dan

mengandung sedikit padatan. Contohnya : pada pemurnian air

.

b. Filter Pelat dan Bingkai

Filter ini terdiri dari plat dan bingkai yang terpasang dengan suatu medium

filter di atas sisi masing-masing plat itu. Plat tersebut mempunyai saluran yang

memotong plat tersebut sehingga filtrat cairan yang bersih dapat mengalir ke

bawah pada masing-masing plat tersebut.

2

c. Batch Leaf Filter

Filter daun mirip dengan filter pelat

dan bingkai, di bagian dalamnya cake

disimpan pada setiap sisi daun dan filtrat

mengalir keluar melalui saluran dari

saringan pembuangan air yang kasar pada

daun di antara cake, daun-daun tersebut

dibenamkan ke dalam suspensi. Contoh :

pembuatan Mg dari air laut.

d. Filter Press

Suatu mesin pres bersaringan berisi satu set plat yang didesain untuk

menyediakan serangkaian ruang atau kompartemen yang didalamnya padatan

dikumpulkan. Plat-plat tersebut dilingkupi medium penyaring seperti kanvas.

Lumpur dapat mencapai tiap-tiap kompartemen dengan tekanan tertentu : cairan

melalui kanvas dan keluar ke pipa pembuangan, meninggalkan padatan

dibelakangnya. Plat dari suatu mesin pres bersaringan dapat berbentuk

persegi atau lingkaran, vertikal atau horizontal.

B. Adsorpsi

Adsorpsi adalah proses difusi suatu komponen pada suatu permukaan atau antar

partikel. Dalam adsorpsi terjadi proses pengikatan oleh permukaan adsorben padatan atau

cairan terhadap adsorbat atom-atom, ion-ion atau molekul-molekul lainnya. Untuk proses

tersebut, bisa digunakan adsorben, baik yang bersifat polar (silika, alumina dan tanah

3

diatomae) ataupun non polar (arang aktif). Dalam adsorpsi kimia partikel melekat pada

permukaan dengan membentuk ikatan kimia (biasanya ikatan kovalen), dan cenderung

mencari tempat yang memaksimumkan bilangan koordinasi dengan substrat. Contoh : Ion

exchange.

1. Prinsip Kerja

Untuk resin penukar ion (ion exchange) proses adsorpsi sebenarnya merupakan suatu

reaksi kimia dimana suatu ion dibebaskan dari resin sedangkan ion yang lain

diadsorpsi seperti pada persamaan reaksi d bawah. Sebagian besar resin kation terbuat

dari bahan dasar DVB (Divinilbenzena) dengan gugus aktif sulfonat seperti ditunjukan

pada gambar dibawah:

2. Jenis Alat

a. Anion exchange resin (resin penukar anion), yaitu resin yang mempunyai

kemampuan menyerap/menukar anion-anion yang ada dalam air. Resin ini

biasanya berupa gugus amin aktif. Misalnya : R – NH2 (primary amine), R –

R1NH (secondery amine), R – R21N (tertiary amine), R – R3

1 NOH ( quartenary

amine). Dalam notasi diatas R menunjukan polimer hidrokarbon dan R1

menunjukkan gugus tertentu misalnya CH2.

b. Cation exchange resin (resin penukar kation),

yaitu resin yang mempunyai kemampuan

menyerap/ menukar kation-kation seperti Ca, Mg,

Na dsb. Yang ada dalam air. Contoh : Hidrogen

zeolith (H2Z), resin organic yang mempunyai

gugus aktif SO3H(R.SO3H), dan sulfonated coal.

4

C. Distilasi

Distilasi atau penyulingan adalah suatu metode pemisahan bahan kimia berdasarkan

perbedaan kecepatan atau kemudahan menguap (volatilitas) bahan. Dalam penyulingan,

campuran zat dididihkan sehingga menguap, dan uap ini kemudian didinginkan kembali ke

dalam bentuk cairan. Zat yang memiliki titik didih lebih rendah akan menguap lebih dulu.

Metode ini merupakan termasuk unit operasi kimia jenis perpindahan massa. Penerapan

proses ini didasarkan pada teori bahwa pada suatu larutan, masing-masing komponen akan

menguap pada titik didihnya.

1. Prinsip Kerja

Prinsip dari proses ini adalah campuran yang

akan dipisahkan, dimasukkan dalam alat distilasi. Di

bagian bawah alat terdapat pemanas yang berfungsi

untuk menguapkan campuran yang ada. Uap yang

terbentuk akan mengalir ke atas dan bertemu cairan

(distilat) di atas. Zat-zat bertitik didih rendah dalam

cairan akan teruapkan dan mengalir ke atas, sedang

zat-zat bertitik didih tinggi dalam uap akan kembali

mengembun dan mengikuti aliran cairan ke bawah.

Pada kilang minyak Tahap awal

proses pengilangan berupa proses

distilasi (penyulingan) yang berlangsung

di dalam Kolom Distilasi Atmosferik dan

Kolom Distilasi Vacuum. Di kedua unit

proses ini minyak mentah disuling

menjadi fraksi-fraksinya, yaitu gas,

distilat ringan (seperti minyak bensin),

distilat menengah (seperti minyak tanah,

5

minyak solar), minyak bakar (gas oil), dan residu. Pemisahan fraksi tersebut

didasarkan pada titik didihnya.

2. Jenis Alat

Secara fundamental semua proses-proses distilasi dalam

kilang minyak bumi adalah sama. Semua proses distilasi

memerlukan beberapa peralatan yang penting seperti :

a. Kondensor dan cooler

b. Menara fraksional

c. Kolom stripping Kolom Stripping

D. Koagulasi

Koagulasi adalah proses destabilisasi koloid dengan bantuan koagulan. Senyawa

koagulan adalah senyawa yang mempunyai kemampuan mendestabilisasi koloid dengan

menetralkan muatan listrik pada permukaan koloid sehingga terbentuk inti gumpalan (inti

flok) dan dapat bergabung satu sama lain membentuk flok dengan ukuran yang lebih besar

sehingga mudah mengendap (Sawyer, 2003).

1. Prinsip Kerja

Mekanisme kerja alat ini adalah sebagai berikut. Gas buangan dialirkan melalui

ujung-ujung logam yang tajam yang telah diberi tegangan tinggi. Ujung-ujung logam

ini akan melepas elektron-elektron dengan kecepatan tinggi yang akan mengionisasi

molekul-molekul di udara. Partikel-partikel koloid dalam gas buangan akan

mengadsorbsi ion-ion ini sehinggan menjadi bermuatan positif. Partikel-partikel koloid

selanjutnya akan tertarik ke elektrode dengan muatan berlawanan dan menggumpal.

2. Jenis Alat

Alat yang sering digunakan dalam industri untuk proses koagulasi adalah

pengendap Cottrell. Alat ini digunakan untuk memisahkan partikel-partikel koloid

seperti asap dan debu yang terkandung dalam gas buangan pabrik. Hal ini bertujuan

untuk mengurangi zat-zat polusi udara, di samping dapat digunakan untuk

memperoleh kembali debu berharga seperti debu arsenik oksida.

6

Pengendap Cottrel

E. Kristalisasi

Kristalisasi adalah proses pembentukan kristal padat dari suatu larutan induk yang

homogen. Proses ini adalah salah satu teknik pemisahan padat-cair yang sangat penting

dalam industri, karena dapat menghasilkan kemurnian produk hingga 100%.

1. Prinsip Kerja

Secara sederhana proses kerja Draft Tube Baffle (DTB) Crystallizers dapat

dibedakan menjadi dua bagian. Bagian

pertama adalah proses kristalisasi dan

bagian kedua adalah proses klarifikasi.

Pada bagian kristalisasi, bahan sample

dan cairan induk (mother liquit)

dimasukkan kedalam tangki DTB

Crystallizers melalui sebuah pipa,

komponen ini akan mendorong bahan naik ke atas dalam suatu tabung isap. Didalam

tabung isap bahan akan tercampur dan mengalami sirkulasi dengan bantuan Agitator

(pemutar/pengaduk) yang berada di dalam tangki bagian bawah, Kedua bahan ini akan

membentuk magma melalui fase lewat-jenuh yang ditingkatkan. Magma yang

terbentuk akan mengalami perubahan density sehingga uap yang terkandung di

dalamnya akan terlepas kepermukaan magma menuju ke Vapors Separation

7

(pemisahan uap). Magma yang mengalami perubahan density akan mengalami proses

nukleasi (pembentukan inti kristal), kristal yang terbentuk akibat proses nukleasi akan

mengendap kadasar larutan dan sebagian akan naik ke permukaan. Kristal yang

mengendap akan mengalami pemisahan antara kristal halus dan kristal kasar, pada

zona penyelesaian sebagian Kristal akan dikeluarkan dari dasar tangki dan selebihnya

dijadikan umpan bersama cairan induk untuk melakukan proses sirkulasi guna

melarutkan partikel-partikel halus yang masih mengendap. Pada bagian klarifikasi

akan terjadi pemisahan pada bentuk kristal, Kristal yang sesuai dengan keinginan akan

diambil dan kristal yang belum sesuai (ukurannya besar/kasar) akan dikembalikan ke

zona kristalisasi untuk proses lebih lanjut.

2. Jenis Alat

Jenis-jenis alat kristalitator antara lain:

a. Draft Tube Baffle Crystallizer

b. Cooling Crystallizers

c. Evaporative crystallizers

d. Forced Circulation Crystallizers

e. Induced Circulation Crystallizers

f. Oslo Type Crystallizer

g. Vacuum Crystallizer

h. Agitated Batch Crystallizer Draft Tube Baffle Crystallizer

i. Swenson Walker Crystallizer

j. Crystal Vacuum Crystallizer

k. Oslo Surface Cooled Crystallizer

F. Evaporasi

Penguapan atau evaporasi adalah proses perubahan molekul di dalam keadaan cair

(contohnya air) dengan spontan menjadi gas (contohnya uap air). Proses evaporasi dengan

skala komersial di dalam industri kimia dilakukan dengan peralatan yang namanya

evaporator.

8

1. Prinsip Kerja

Struktur keseluruhan dari proses adalah pra-treatment, pemisahan solid-liquid,

konsentrasi, purifikasi dan formulasi. Proses evaporasi terjadi pada tahap konsentrasi

dari proses downstream dan digunakan secara luas untuk proses pembuatan makanan,

kimia, dan mendaur ulang pelarut. Tujuan dari evaporasi adalah menguapkan air yang

ada pada larutan yang mengandung produk yang diinginkan. Setalah proses pra-

treatment dan separasi, larutan sering kali mengandung 85% air. Hal ini tidak cocok

dengan penggunaan industri karena biaya yang dikeluarkan dalam proses dengan

jumlah larutan yang banyak, karena membutuhkan peraltan yang lebih besar.

2. Jenis Alat

Jenis evaporator yang sering digunakan adalah evaporator bare-tube karena

proses pengambilan panas terjadi langsung dari bahan ke ferigeran. Terdapat beberapa

tipe evaporator yang sering digunakan, seperti pipa ganda, Baudelot cooler, tipe tank,

shell and coil cooler dan shell and tube cooler

.

G. Ekstraksi

Ekstraksi adalah pemisahan satu atau beberapa bahan dari suatu padatan atau cairan

dengan bantuan pelarut. Pemisahan terjadi atas dasar kemampuan larut yang berbeda dari

komponen-komponen dalam campuran. Proses ekstrasi dibagi menjadi 2 macam, yaitu

9

ekstraksi padat-cair dan ekstraksi cair-cair. Alat yang digunakan untuk proses ekstraksi

disebut dengan ekstraktor.

1. Prinsip Kerja

a. Ekstraksi Padat-Cair

Bahan ekstraksi padat dicampur beberapa kali dengan pelarut segar di dalam

sebuah tangki pengaduk. Ekstraktor-ekstraktor yang sebenarnya adalah tangki-

tangki dengan pelat ayak yang dipasang di dalamnya. Ekstraktor semacam ini

hanya sesuai untuk bahan padat dengan partikel yang tidak terlalu halus. Yang

lebih ekonomis lagi adalah penggabungan beberapa ekstraktor-ekstraktor yang

dipasang seri dan aliran beberapa bahan ekstraksi berlawanan dengan aliran

pelarut, pada ekstraksi bahan-bahan yang peka terhadap suhu terdapat sebuah bak

penampung sebagai pengganti ketel destilasi. Dari bak tersebut larutan ekstrak

dialirkan ke dalam alat penguap vakum. Uap pelarut yang terbentuk kemudian

dikondensasikan, pelarut didinginkan dan dialirkan kembali ke dalam ekstraktor

dalam keadaan dingin.

b. Ekstraksi Cair-Cair

Ekstraksi cair-cair terutama digunakan, bila pemisahan campuran dengan

cara destilasi tidak mungkin dilakukan (misalnya karena pembentukan azeotrof

atau karena kepekaannaya terhadapa panas ) atau tidak ekonomis.

2. Jenis Alat

Jenis-jenis ekstraktor padat-cair kontinu :

a. Ekstraktor keranjang

Pada ekstraktor keranjang, bahan ekstraksi

terus-menerus dimasukkan ke dalam sel-sel yang

berbentuk juring atau sector dari sebuah rotor yang

berputar lambat mengelilingi poros vertical. Bagian

bawah sel-sel ditutup sebuah pelat ayak

10

b. Ekstraktor sabuk

Pada ekstraktor ini,

bahan ekstraksi diumpan

secara kontinu di atas sabuk

ayak yang melingkar.

Disepanjang sabuk bahan

dibasahi oleh pelarut atau

larutan ekstrak dengan

konsentrasi yang meningkat dan arah aliran berlawanan setelah itu bahan

dikeluarkan dari ekstraktor.

Jenis-jenis ekstraktor cair-cair kontinu:

a. Kolom ekstraksi

Dalam sebuah kolom ekstraksi

vertical bahan ekstraksi cair dan pelarut

saling dikontakkan dengan arah aliran

yang berlawanan. Dengan bantuan

pompa cairan yang lebih ringan

dimasukkan dari bagian bawah, dan

cairan berat dari bagian atas kolom

secara kointinu.

b. Kolom semprot

Pada kolom semprot, fasa ringan hanya

didistribusikan satu kali oleh suatu perlengkapan

distribusi yang berada di bawah ujung kolom.

Tetes-tetes yang terbentuk bergelembung

menembus fasa berat dan berkumpul menjadi satu

pada ujung kolom

11

c. Kolom pelat ayak

Fasa ringan yang berkumpul di

bawah setiap pelat ayak didorong ke

atas oleh fasa berat melalui lobang-

lobang pelat dan pada saat yang sama

terpecah menjadi tetes-tetes

H. Kondensasi

Kondensasi atau pengembunan adalah perubahan wujud benda ke wujud yang lebih

padat, seperti gas atau uap menjadi cairan. Proses terjadinya kondensasi dapat dilihat

ketika uap didinginkan menjadi cairan, tetapi dapat juga terjadi bila sebuah uap dikompresi

(yaitu, tekanan ditingkatkan) menjadi cairan, atau mengalami kombinasi dari pendinginan

dan kompresi.

Kondensor adalah suatu alat untuk terjadinya kondensasi refrigeran uap dari

kompresor dengan suhu tinggi dan tekanan tinggi. Kondensor sebagai alat penukar kalor

berguna untuk membuang kalor dan mengubah wujud refrigeran dari uap menjadi cair.

Berikut ini adalah penjelasan lebih lanjut mengenai kondensor.

1. Prinsip Kerja

Uap refrigeran yang

keluar dari generator akan

memasuki kondensor. Uap yang

bersuhu tinggi ini sebelum

masuk ke evaporator terlebih

dahulu didinginkan di

kondensor. Panas uap dari

refrigeran secara konveksi akan

12

mengalir ke pipa kondensor. Panas akan mengalir ke sirip-sirip kondensor sehingga

panas tersebut dibuang ke udara bebas melalui sirip dengan cara konveksi alamiah.

Sehingga untuk memperluas daya konveksi maka luas sirip dirancang

semaksimal mungkin. Suhu uap refrigeran didalam kondensor ini akan turun tetapi

tekanannya tetap tidak berubah. Bila penurunan suhu gas mencapai titik

pengembunannya maka akan terjadi proses pengembunan (kondensasi), dalam hal ini

terjadi perubahan wujud gas menjadi liquid yang tekanan dan suhunya masih cukup

tinggi (tekanan kondensing).

Proses pendinginan dikondensasikan tersebut menghasilkan refrigeran

berbentuk cairan (liquid). Proses kondensasi yang terjadi selama proses percobaan

tidak stabil karena menggunakan pendingin udara yang kecepatan udaranya tidak

konstan. Jika semakin tinggi kecepatan udara maka pembuangan panas ke udara

semakin efektif

2. Jenis

Menurut zat yang mendinginkannya, kondensor dapat dibagi menjadi tiga jenis yaitu:

a. Kondensor berpendingin air (water cooled condenser)

b. Kondensor berpendingin udara (air cooled condenser)

c. Kondensor berpendingin campuran udara dan air (evaporative condenser)

Kondensor berpendingin air Kondensor berpendingin udara

13

Kondensor evaporatif

14