UNIT OPERASI TEKNIK KIMIA

Oleh : Andi Fitra Safitri (2.KIB)

1. Evaporator adalah sebuah alat yang berfungsi mengubah sebagian atau

keseluruhan sebuah pelarut dari sebuah larutan dari bentuk cair menjadi uap.

Evaporator mempunyai dua prinsip dasar, untuk menukar panas dan untuk

memisahkan uap yang terbentuk dari cairan. Evaporator umumnya terdiri dari tiga

bagian, yaitu penukar panas, bagian evaporasi (tempat di mana cairan mendidih lalu

menguap), dan pemisah untuk memisahkan uap dari cairan lalu dimasukkan ke

dalam kondenser (untuk diembunkan/kondensasi) atau ke peralatan lainnya. Hasil

dari evaporator (produk yang diinginkan) biasanya dapat berupa padatan atau

larutan berkonsentrasi. Larutan yang sudah dievaporasi bisa saja terdiri dari

beberapa komponen volatil (mudah menguap). Evaporator biasanya digunakan

dalam industri kimia dan industri makanan Pada industri kimia, contohnya garam

diperoleh dari air asin jenuh (merupakan contoh dari proses pemurnian) dalam

evaporator. Evaporator mengubah air menjadi uap, menyisakan residu mineral di

dalam evaporator. Uap dikondensasikan menjadi air yang sudah dihilangkan

garamnya. Pada sistem pendinginan, efek pendinginan diperoleh dari penyerapan

panas oleh cairan pendingin yang menguap dengan cepat (penguapan membutuhkan

energi panas). Evaporator juga digunakan untuk memproduksi air minum,

memisahkannya dari air laut atau zat kontaminasi lain.

Jenis-jenis

Evaporator dibagi menjadi beberapa jenis, yaitu:

Submerged combustion evaporator adalah evaporator yang dipanaskan oleh api yang

menyala di bawah permukaan cairan, dimana gas yang panas bergelembung melewati

cairan.

Direct fired evaporator adalah evaporator dengan pengapian langsung dimana api dan

pembakaran gas dipisahkan dari cairan mendidih lewat dinding besi atau permukaan

untuk memanaskan.

Steam heated evaporator adalah evaporator dengan pemanasan stem dimana uap atau uap

lain yang dapat dikondensasi adalah sumber panas dimana uap terkondensasi di satu

sisi dari permukaan pemanas dan panas ditranmisi lewat dinding ke cairan yang

mendidih.

2. Absorbsi adalah operasi penyerapan komponen-komponen yang terdapat didalam

gas dengan menggunakan cairan. Suatu alat yang banyak digunakan dalam absorpsi

gas ialah menara isian. Alat ini terdiri dari sebuah kolom berbentuk silinder atau

menara yang dilengkapi dengan pemasukan gas dan ruang distribusi padabagian

bawah, pemasukan zat cair pada bagian atas, sedang pengeluaran gas dan zat cair

masing-masing diatas dan dibawah, serta suatu zat padat tak aktif (inert) diatas

penyangganya yang disebut packing.

http://jamalkimia.blogspot.com/2013/11/absorpsi.html

3. 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.

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.

Tahap destilasi

1. Evaporasi : memindahkan pelarut sebagai uap dari cairan

2. Pemisahan uap-cairan didalam kolom dan untuk memisahkan komponen dengan

titik didih lebih rendah yang lebih mudah menguap komponen lain yang kurang

volatil.

3. Kondensasi dari uap, serta untuk mendapatkan fraksi pelarut yang lebih volatil.

http://kimia-industry.blogspot.com/2011/10/destilasi.html

4. Humidifikasi adalah Proses Pelembaban,tetapi bisa pula diartikan secara luas yang

meliputi proses dehumidifikasi (Operasi menurunkan kelembaban),pendinginan gas

dan pengukuran kelembaban gas,bahan yang ditransfer diantara fase-fase dalam

operasi humidifikasi meliputi bahan fase cair murni yang ditransfer dengan cara

penguapan dan pengembunan.Dalam operasi ini disamping perlu mengetahui

karakteristik keseimbangan system juga perlu diketahui karakteristik Entalphi

system.

Pembacaan Peta Psikrometrik (Psychrometrik Chart)

Pada peta Psikrometrik akan didapat informasi mengenai :

1.Suhu Bola Basah (Wet bulb temperature)

2.Suhu Bola Kering (dry bulb temperature)

3.Titik embun/suhu saturasi (dew point/saturation temperature)

4.kelembaban absolute(absolute humidity)

5.Kelembaban Relatif(Relative humidity)

6.Volum spesifik(specific volume)

7.Entaphi(Enthalpy)

http://mardi-subiono.blogspot.com/2011/06/humidifikasi-azas-teknik-kimia.html

5. Ekstraksi bertujuan untuk mengeluarkan satu komponen campuran dari zat padat

ataupun zat cair dengan bantuan suatu pelarut.

Ekstraksi padat cair (leaching) biasanya bnyak digunakan dalam industri metalurgi

alumunium, cobalt, mangan, nikel dan timah. Juga digunakan dalam industri kopi,

minyak kedelai, teh dan juga dalam pembuatan gula.

Ada beberapa jenis metode operasi leaching, yaitu :

1. Operasi dengan sistem bertahap tunggal dalaam metode ini pengontakan antara

padatan dan pelarut dilakukan sekaligus dan kemudian disusul dengan pemisahan

larutan dari padatan sisa. Cara ini jarang ditemui dalam operasi industri, karena

perolehan solute yang rendah.

2. Operasi kontinu dengan sistem bertahap banyak dengan aliran berlawanan

(countercurrent) dalam sistem ini aliran bawah dan atas mengalir secara

berlawanan. Operasi ini dimulai pada tahap pertama dengan mengontakkan larutan

pekat, yang merupakan aliran atas tahap kedua, dan padatan baru, operasi berakhir

pada tahap ke n (tahap terakhir), dimana terjadi pencampuran antara pelarut baru

dan padatan yang berasal dari tahap ke-n (n-1). Sistem ini memungkinkan

didapatnya perolehan solute yang tinggi, sehingga banyak digunakan di dalam

industri (Treyball, 1985: 719).

Ada empat faktor penting yang harus diperhatikan dalam operasi ekstraksi :

1. Ukuran partikel

Ukuran partikel mempengaruhi kecepatan ekstraksi. Semakin kecil ukuran partikel

maka areal terbesar antara padatan terhadap cairan memungkinkan terjadi kontak

secara tepat. Semakin besar partikel, maka cairan yang akan mendifusi akan

memerlukan waktu yang relative lama.

2. Faktor pengaduk

Semakin cepat laju putaran pengaduk partikel akan semakin terdistribusi dalam

permukaan kontak akan lebih luas terhadap pelarut. Semakin lama waktu

pengadukan berarti difusi dapat berlangsung terus dan lama pengadukan harus

dibatasi pada harga optimum agar dapat optimum agar konsumsi energi tak terlalu

besar. Pengaruh faktor pengadukan ini hanya ada bila laju pelarutan

memungkinkan.

3. Temperatur

Pada banyak kasus, kelarutan material akan diekstraksi akan meningkat dengan

temperatur dan akan menambah kecepatan ekstraksi.

4. Pelarut

Pemilihan pelarut yang baik adalah pelarut yang sesuai dengan viskositas yang

cukup rendah agar sirkulasinya bebas. Umumnya pelarut murni akan digunakan

meskipun dalam operasi ekstraksi konsentrasi dari solute akan meningkat dan

kecepatan reaksi akan melambat, karena gradien konsentrasi akan hilang dan cairan

akan semakin viskos pada umumnya (Coulson, 1955: 721).

Dalam biologi dan proses pembuatan makanan, banyak produk yang dipisahkan

dari struktur alaminya menggunakan ekstraksi cair-padat. Proses terpenting dalam

pembuatan gula, leaching dari umbi-umbian dengan produksi minyak tumbuhan,

pelarut organic seperti hexane, acetone, dan lainnya digunakan untuk mengekstrak

minyak dari kacang kedelai, biji bunga tumbuhan dan lain-lain. Dalam industri

farmasi, banyak produk obat-obatan diperoleh dari leaching akar tanaman, daun dan

batang. Untuk produksi kopi instan, kopi yang sudah dipanggang di leaching

dengan air segar. Teh dapat larut diproduksi dengan menggunakan pelarut air dan

daun teh (Geankoplis, 1997: 724-725).

6. PENGERINGAN (DRYING)

Pengeringan merupakan proses mengurangi kadar air bahan sampai batas dimana

perkembangan mikroorganisme dan kegiatan enzim yang dapat menyebabkan

pembusukan terhambat atau terhenti. Semakin banyak kadar air dalam suatu bahan,

maka semakin cepat pembusukannya oleh mikroorganisme. Dengan demikian

bahan yang dikeringkan dapat mempunyai waktu simpan yang lebih lama dan

kandungan nutrisinya masih ada. Akan tetapi misalnya pada ikan asin, dilakukan

penggaraman terlebih dulu sebelum dikeringkan. Ini dilakukan agar spora yang

dapat meningkatkan kadar air dapat dimatikan.

Contoh makanan yang biasa diawetkan dengan menggunakan metode pengeringan

adalah buah kering. Buah kering adalah buah yang telah dikeringkan baik sengaja

maupun tidak sengaja. Misalnya kismis dan kurma. Selain itu juga ada mie instant.

Di pabrik, terdapat suatu proses pengeringan mie sebelum dimasukkan ke dalam

bungkus, dll

Faktor-faktor yang mempengaruhi pengeringan ada 2 golongan, yaitu:

1. Faktor yang berhubunga dengan udara pengering

Yang termasuk golongan ini adalah:

• Suhu: Makin tinggi suhu udara maka pengeringan akan semakin cepat

• Kecepatan aliran udara pengering: Semakin cepat udara maka pengeringan akan

semakin cepat

• Kelembaban udara: Makin lembab udara, proses pengeringan akan semakin

lambat

• Arah aliran udara: Makin kecil sudut arah udara terhadap posisi bahan, maka

bahan semakin cepat kering

2. Faktor yang berhubungan dengan sifat bahan

Yang termasuk golongan ini adalah:

• Ukuran bahan: Makin kecil ukuran benda, pengeringan akan makin cepat

• Kadar air: Makin sedikit air yang dikandung, pengeringan akan makin cepat.

Proses pengeringan terbagi menjadi 3 kategori :

1. Pengeringan udara atau pengeringan langsung dibawah tekanan atmosfir

Pengeringan ini memanfaatkan udara bebas di atmosfir

2. Pengeringan hampa udara

Keuntungan dalam pengeringan ini didasarkan dengan kenyataan penguapan air

terjadi lebih cepat di bawah tekanan rendah daripada di bawah tekanan tinggi.

3. Pengeringan beku

Pengeringan beku adalah sebuah proses yang memberikan kualitas bahan yang baik

dari segi kestabilitas aroma, warna, dan kemampuan rehidrasi. Pengeringan ini

didasarkan proses sublimisasi yang berada di temperature 0o celcius dan tekanan

613 Pascal.

Metode Pengeringan:

1. Pengeringan alami.

Pengeringan alami terdiri dari:.

• Sun Drying

Pengeringan dengan menggunakan sinar matahari sebaiknya dilakukan di tempat

yang udaranya kering dan suhunya lebih dari 100o Fahrenheit. Pengeringan dengan

metode ini memerlukan waktu 3-4 hari. Untuk kualitas yang lebih baik, setelah

pengeringan, panaskan bahan di oven dengan suhu 175 o Fahrenheit selama 10-15

menit untuk menghilangkan telur serangga dan kotoran lainnya

• Air Drying

Pengeringan dengan udara berbeda dengan pengeringan dengan menggunakan sinar

matahari. Pengeringan ini dilakukan dengan cara menggantung bahan di tempat

udara kering berhembus. Misalnya di beranda atau di daun jendela. Bahan yang

biasa dikeringkan dengan metode ini adalah kacang-kacangan.

~ Kelebihan Pengeringan Alami adalah tidak memerlukan keahlian dan peralatan

khusus, serta biayanya lebih murah.

~ Kelemahan Pengeringan Alami adalah membutuhkan lahan yang luas, sangat

tergantung pada cuaca, dan sanitasi hygiene sulit dikendalikan.

2. Pengeringan Buatan

Pengeringan buatan terdiri dari:

• Menggunakan alat Dehidrator

Pengeringan makanan memerlukan waktu yang lama. Dengan menggunakan alat

dehydrator, makanan akan kering dalam jangka waktu 6-10 jam. Waktu

pengeringan tergantung dengan jenis bahan yang kita gunakan.

• Menggunakan oven

Dengan mengatur panas, kelembaban, dan kadar air, oven dapat digunakan sebagai

dehydrator. Waktu yang diperlukan adalah sekitar 5-12 jam. Lebih lama dari

dehydrator biasa. Agar bahan menjadi kering, temperature oven harus di atas 140o

derajat Fahrenheit.

~ Kelebihan Pengeringan Buatan adalah suhu dan kecepatan proses pengeringan

dapat diatur seuai keinginan, tidak terpengaruh cuaca, sanitisi dan higiene dapat

dikendalikan.

~ Kelemahan Pengeringan Buatan adalah memerlukan keterampilan dan peralatan

khusus, serta biaya lebih tinggi dibanding pengeringan alami.

https://indoslayer.wordpress.com/category/mata-kuliah/kimia/kimia-ekstraksi/