Downloaded 521 times
Uploaded byIffa M.Nisa
Leaching
Proses ekstraksi padat-cair (leaching) dilakukan untuk memisahkan zat terlarut dari padatan. Dokumen ini menjelaskan prosedur percobaan leaching daun teh hijau di laboratorium untuk mengurangi kadar kafein menggunakan uap air sebagai pelarut. Beberapa parameter seperti suhu, tekanan, dan kekeruhan larutan diukur untuk mengevaluasi proses.
More Related Content
Leaching
- 1. LABORATORIUM PILOT PLANT SEMESTERGANJIL TAHUN AJARAN 2013/2014 MODUL : EKSTRAKSI PADAT-CAIR (LEACHING) PEMBIMBING : Ir. Oemar Khayam Praktikum : 17 Desember 2013 Penyerahan : 24 Desember 2013 Oleh : Kelompok : IV (Empat) Nama : Iffa Ma’rifatunnisa Kelas : 3B NIM.111411046 PROGRAM STUDI DIPLOMA III TEKNIK KIMIA JURUSAN TEKNIK KIMIA POLITEKNIK NEGERI BANDUNG 2013
- 2. BAB I PENDAHULAN 1.1 Latarbelakang Ekstraksi adalah proses pemisahan suatu zat berdasarkan perbedaan kelarutannya terhadap dua cairan tidak saling larut yang berbeda, biasanya air dan yang lainnya pelarut organik (wikipedia, 2013). Dalam praktiknya, proses Ekstraksi dapat berlangsung secara caircair atau pun padat-cair. Ekstraksi padat-cair dikenal atau Leaching yaitu peristiwa pelarutan terarah dari satu atau lebih senyawaan dari suatu campuran padatan dengan cara mengontakkan dengan pelarut cair didmana pelarut akan melarutkan sebagian bahan padatan sehingga bahan terlarut yang diinginkan dapat diperoleh. Ekstraksi padat cair (leaching) biasanya diterapkan pada industri pembuatan Teh. Dalam industri Teh kandungan kafein haruslah serendah mungkin karena dalam kadar yang tinggi dapat menyebabkan gangguan pada kesehatan. Oleh karena efek negatif tersebut maka proses ekstraksi padat-cair digunakan untuk mengurangi kadar kafein. Beberapa pelarut yang digunakan untuk ekstraksi adalah air, diklorometan, etanol, etil asetat, benzen, kloroform (en.wikipedia.org). Selain Industri Teh, ekstraksi padat cair (leaching) banyak digunakan dalam industri metalurgi alumunium, cobalt, mangan, nikel dan timah. Juga digunakan dalam industri kopi, minyak kedelai, dan dalam pembuatan gula. 1.2 Tujuan Percobaan 1. Menjalankan peralatan ekstraksi padat-cair (Leaching)di Politeknik Negeri Bandung 2. Menjelaskan fenomena perpindahan massa (proses fisis ekstraksi tersebut) 3. Menghitung kalor yang dilepas oleh steam untuk pemanasan pelarut
- 3. BAB II LANDASAN TEORI 2.1 Pengertiandan Prinsip Kerja Leaching Ekstraksi padat-cair atau lebih dikenal dengan sebutan leaching merupakan proses pemisahan zat padat yang dapat melarut (zat terlarut) dari campurannya dengan zat padat lain yang tidak dapat larut atau inert dengan cara pelarutan. Secara garis besar, proses pemisahan secara ekstraksi terdiri dari tiga langkah dasar, yaitu: 1. Penambahan sejumlah massa solven untuk dikontakkan dengan sampel, biasanya melalui proses difusi. 2. Solute akan terpisah dari sampel dan larut oleh solven membentuk fase ekstrak. 3. Pemisahan fase ekstrak dengan sampel. (Wilson, et al., 2000 dalam N Tharic, 2010) Prinsip kerja dari proses leaching adalah pelarut akan melarutkan sebagian bahan padatan sehingga bahan terlarut yang diinginkan diperoleh setelah itu dilakukan proses pemisahan larutan yang terbentuk dari padatan sisa. Pemisahan fasa padat dari cair dapat dilakukan dengna operasi sedimentasi, filtrasi, ataupun sentrifugasi. Operasi leaching dapat dilakukan dengan sistem batch, semibatch, ataupun continue. Operasi ini biasanya dilakukan pada suhu tinggi untuk meningkatkan kelarutan solut di dalam pelarut. Untuk meningkatkan performance, sistem aliran dapat dibuat secara co-current ataupun counter current. Setelah operasi leaching selesai, pemisahan fasa padat dari fasa cair dapat dilakukan dengan operasi seddimentasi, filtrasi atau sentrifugasi. Pemisahan sempurna hampir tidak mungkin dilakukan karena adanya kesetimbangan fasa, di samping secara mekanis sangat sulit untuk mencapainya. Oleh karena itu akan selalu adda bagian yang basah atau air yang terperangkap di dalam padatan. Perhitungan dalam operasi ini melibatkan 3 komponen, yaitu padatan, pelarut dan solut. Asupan umumnya berupa padatan yang terdiri dari bahan pembawa tak larut dan senyawa dapat larut. senyawa dapat larut inilah yang biasanya merupakan bahan atau mengandung bahan yang diinginkan. Bahan yang diinginkan akan larut sampai titik tertentu dan keluar dari ekstraktor pada aliran atas, sementara padatan keluar pada aliran bawah. Sebagaimana disebutkan di atas,
- 4. aliran bawah biasanyabasah karena campuran pelarut/solut masih terbawa juga. Bagian atau persentase solut yang dapat dipisahkan dari padatan basah/kering disebut sebagai rendemen. 2.2 Pelarut (Solvent) Solvent atau pelarut berfungsi melarutkan zat terlarut dari suatu senyawa. Solven harus memenuhi criteria sebagai berikut (Perry,1997 dalam N Tharic, 2010): 1. Daya larut terhadap solute cukup besar 2. Dapat diregenerasi 3. Memiliki koefisien distribusi solute yang tinggi 4. Dapat memuat solute dalam jumlah yang besar 5. Sama sekali tidak melarutkan diluen atau hanya sedikit melarutkan diluen 6. Memiliki kecocokan dengan solute yang akan diekstraksi 7. Viskositas rendah 8. Antara solven dengan diluenharus mempunyai perbedaan densitas yang cukup besar 9. Memiliki tegangan antarmuka yang cukup 10. Dapat mengurangi potensi terbentuknya fase ketiga 11. Tidak korosi. 12. Tidak mudah terbakar 13. Tidak beracun 14. Tidak berbahaya bagi lingkungan 15. Murah dan mudah didapat 2.3 Metode Operasi Leaching Ada beberapa jenis metode operasi leaching, yaitu : 1. Operasi kontinu dengan sistem bertahap banyak dengan aliran berlawanan (countercurrent). Dalam sistem ini aliran bawah dan atas mengalir secara berlawanan. Operasiini dimulai pada tahap pertama dengan mengontakkan larutan pekat, yangmerupakan aliran atas tahap kedua, dan padatan baru, operasi berakhir pada tahap ke n (tahap terakhir), dimana terjadi pencampuran antara pelarut barudan padatan yang berasal dari tahap ke-n (n-1). Sistem ini memungkinkan didapatnya perolehan solute yang tinggi, sehingga banyak digunakan didalam industri.
- 5. 2. Operasi dengansistem bertahap tunggal. Metode ini merupakan proses pengontakan antara padatan dan pelarut dilakukan sekaligus dankemudian disusul dengan pemisahan larutan dari padatan sisa. Cara ini jarangditemui dalam operasi industri, karena perolehan solute yang rendah. Gambar1. Pross Leaching dengan sistem tunggal (sumber http://akademik.che.itb.ac.id) 3. Operasi secara kontinu dengan aliran berlawanan. Dalam sistem ini, aliran bawah dan atas mengalir secara berlawanan. Operasi 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). 4. Operasi secara batch dengan sistem bertahap banyak dengan aliran berlawanan. Di dalam sistem ini, padatan dibiarkan stationer dalam setiap tangki dan dikontakkan dengan beberapa larutan yang konsentrasinya makin menurun. Padatan yang hampir tidak mengandung solut meninggalkan rangkaian setelah dikontakkan dengan pelarut baru, sedangkan larutan pekat sebelum ke luar dari rangkaian terlebih dahulu dikontakkan dengan padatan baru di dalam tangki yang lain.
- 6. 2.3 Faktor-Faktor PentingDalam Proses Leaching UKURAN PARTIKEL PENGADUKAN TEMPERATUR PELARUT •Semakin kecil ukuranpartikel maka areal terbesar antara padatan terhadap cairan memungkinkan terjadi kontak secara tepat. Semakin besar partikel, makacairan yang akan mendifusi akan memerlukan waktu yang relatif lama. •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. • kelarutan material yang akan diekstraksi akan meningkat dengan temperatur serta keceapatan reaksi akan bertambah •Pelarut yang baik adalah pelarut yang sesuai dengan viskositas yangcukup rendah agar sirkulasinya bebas. Umumnya pelarut murni akan digunakan meskipun dalam operasi ekstraksi konsentrasi dari solute akan meningkat dan kecepatan reaksi akan melambat IV. Komponen-Komponen Proses Leaching Gambar2. Jenis Ekstraktor proses Leaching (sumber www.engineering-resource.com)
- 7. Adapun bagian-bagian dariekstraktor padat-cair yang terdapat di laboratorium Pilot Plant Teknik Kimia POLBAN berserta fungsinya: No Gambar Keterangan 1 Satu set perlengkapan ekstraksi padat-cair (leaching) 2 Basket atau wadah umpan sebagai tempat proses leaching berlangsung yaitu kontak antara umpan dengan pelarut 3 Labu Bulat sebagai penampung pelarut sebelum dikontakan dengna umpan
- 8. 4 Packing Column berfungsi untuk meningkatkankemurnian pelaarut 5 Sistem pengendalian tekanan pada proses Leaching
- 9. BAB III METODELOGI PERCOBAAN Operasileaching dapat dilakukan dengan sistem batch, semibatch, ataupun continue. Pada praktikum leaching kali ini, sistem yang dilakukan adalah sistem batch dimana umpan hanya dimasukan satu kali ke dalam basket (wadah umpan). Tekanan yang digunakan pa pada percobaan di jaga antara 1 bar. 1-3 Pelarut yang telah dipanaskan oleh heater akan terkondensasi sehingga fasanya akan berubah dari uap menjadi cair. Pelarut yang dihasilkan merupakan pelarut murni yang kemudian dikontakan dengan umpan pada basket. Pema Pemanasan pada pelarut dengan suhu yang optimal akan menghasilkan pross leaching yang baik. Proses leaching sendiri terjadi pada basket (wadah umpan). Proses Leaching pada system batch akan berakhir ketika semua solute yang terkadung di dalam padatan telah habis terekstrak Hasil dari proses ekstraksi diukur kualitasnya dengan pengukuran kekeruhan (turbidity). Gambar 3. Ekstraktor padat padat-cair (Leaching) Teknik Kima POLBAN
- 10. 3.1 Alat danBahan No Nama Alat Nama Bahan Kapasitas/Jumlah 1 Ekstraktor Pada-Cair 1 buah 2 Ember 2 buah 3 Gelas Kimia 100 ml/ 10 buah 4 Termometer 1 buah 5 Teh Hijau 400 gram 6 Air Disesuaikan 7 Tabung reaksi 10 buah 8 Turbidity Meter 1 buah 9 Stopwatch 1 buah 3.2 Prosedur Percobaan 3.2.1 Persiapan Memasukan teh kering dalam ember kososng Menimbang teh hingga 400 gram
- 11. 3.2.3 Ekstraksi DaunTeh Memasukan teh kedalam basket (wadah) Mengalirkan Steam Mengatur tekanan proses 1-3 bar Menampung ekstrak dan rafinat ketika Mencatat suhu steam dan labu, serta Tcin dan Tcout proses Analisa Kekeruhan ekstrak dan rafinat
- 12. BAB IV DATA PENGAMATAN 4.1Kondisi Proses Leaching Run T steam (oC) T labu (oC) 97 98 98 98 98 98 98 98 98 98 1 2 3 4 5 T cairan Ekstraktor (oC) 85 82 78 84 87 P (bar) T cold in (oC) T cold Out (oC) 2 2,1 2,1 2,1 2 23 23 22 23 23 24 24 24 25 24 4.2 Penentuan Laju Kukus Run Waktu (menit) Waktu (Jam) Massa (kg) 1 2 3 4 5 35 35 35 35 35 0.0167 0.0167 0.0167 0.0167 0.0167 11.7 14.84 8.87 7.69 9.28 Massa jenis Air (kg/ m3) 1000 1000 1000 1000 1000 4.3 Data Kekeruhan Run 1 2 3 4 5 Ekstrak (NTU) 212.2 205.4 146.4 17.21 10.93 Rafinat (NTU) 314 261 329 142 343 Volume Volume (m3) (L) 0.0117 0.01484 0.00887 0.00769 0.00928 11.7 14.84 8.87 7.69 9.28 LajuAlir Kukus (L/Jam) 702 890.4 532.2 461.4 556.8
- 13. 4.4 Pengamatan Proses PROSESLEACHING ANALISA KEKERUHAN PADA EKSTRAK DAN RAFINAT
- 14. BAB V PENGOLAHAN DATA 5.1Kurva Kekeruhan Ekstrak dan R Rafinat Kurva kekeruhan ekstrak Kekeruhan (NTU) 250 212,2 200 205,4 150 146,4 100 run ke- 50 17,21 0 0 1 2 3 4 10,93 5 6 Run ke- Gambar. 4 Kurva kekeruhan ekstrak Kurva kekeruhan rafinat 400 Kekeruhan (NTU) 350 343 329 314 300 261 250 200 150 142 Run ke- 100 50 0 0 1 2 3 4 5 Run ke- Gambar. 4 Kurva kekeruhan rafinat 6
- 15. 5.2 Menghitung KalorYang Dilepas Rumus perhitungan : Q = S x Hg – S x Hf + S x Hgf Hgf = Hg – Hf S Kg/ menit S (kg/jam) hg (KJ/Kg) Hf (KJ/Kg) Hgf (KJ/Kg) Sx Hg (Kj/jam) S x Hf (Kj/jam) SxHgf (Kj/jam) 2 0.33 20.1 2706.3 504.7 2201.6 54280.6 10122.8 44157.8 88315.6 2.1 0.42 25.4 2708.5 511.15 2197.3 68902.9 13003.7 55899.3 111798.6 2.1 0.25 15.2 2708.5 511.15 2197.3 41183.9 7772.4 33411.5 66823 2.1 0.22 13.2 2708.5 511.15 2197.3 35705. 6738.4 28966.7 57933.4 2 0.26 15.9 2706.3 504.7 2201.6 43053.4 8029.1 35024.3 70048.6 P Steam (bar) Q (KJ/jam)
- 16. BAB VI PEMBAHASAN Pada praktikumkali ini dilakukan proses Ekstraksi padat-cair (leaching) pada daun Teh hijau kering. Pada dasarnya leaching dilakukan untuk mengambil suatu zat atau senyawa yang terkandung di dalam teh hijau dengan menggunakan pelarut (slovent) berupa air. Proses leaching sendiri terjadi pada basket (wadah) ekstraktor. Proses leaching in terjdi pada saat pengambilan suatu zat/senyawa yang akan diambil dalam Teh hijau menggunan pelarut air. Ketika bahan ekstraksi di campur dengan pelarut, maka pelarut menembus kapiler-kapiler dalam bahan padat dan melarutkan ekstrak. Secara umum proses ekstraksi padat-cair pada teh dapat diasumsikan dalam tiga bagian. Pertama, perubahan fasa dari zat/senyawa yang akan diambil (solute) ketika terlarut ke dalam air (pelarut). Kedua, difusi dari suatu zat/senyawa melalui air dalam pori-pori padatan berupa Teh hijuau kering keluar dari partikel tersebut. Ketiga, perpindahan dari zat/senyawa yang akan diambil dari air dalam kontak dengan partikel ke larutan keseluruhan. Dari percobaan diperoleh data kekeruhan yang diplotkan dalam kurva ekstrak dan rafinat. Berdasarkan kurva kekeruhan Ekstrak, nilai kekeruhan awal yang diperoleh pada run pertama dalah 212, 2 NTU sedangkan pada run ke- 5 niai kekeruhan akhir adalah 10,93 NTU. Selain itu presentasi penurunan kekeruhan pada ekstrak tinggi yaitu sebesar 94, 85 %. Hal in menunjukan bahwa semakin lama proses ekstraksi, semakin rendah kekeruhan ekstrak yang dihasilkan. Sedangkan pada kurva kekeruahn Rafinat, awalnya kekeruhan meningkat pada run ke-1 hingga run ke-3, kemudian menurun pada run ke-4 sebesar 142 NTU dan meningkat kembali pada run ke-5 sebesar 343 NTU. Pada data pelepasan kalor proses ekstraksi padat-cair, didapatkan nilai kalor yang berbeda pada setiap tahap. Produksi kukus tertinggi sebesar 890.4 L/Jam pada run ke-2 dan produksi kukus terndah sebesar 461,4 pada run ke-4. Untuk Kalor yang dilepaskan terbesar diperoleh sebesar 111798.6 KJ/h pada run ke-2 dan nilai kalor terkecil terjadi pada run ke-3 dengan perolehan kalor sebesar 66823 KJ/h. Run ke- Laju kukus (L/Jam) Q lepas (KJ/h) 1 702 88315.6 2 890.4 111798.6 3 532.2 66823
- 17. 4 461.4 57933.4 5 556.8 70048.6 Dari data terebutdapat dikatakan tidak sesuai dengan literatur yang diperoleh, karena semakin lama proses leaching, maka laju kukus yang diperoleh semakin besar serta kalor yang dilepaskanpun akan semakin banyak. Kondisi tesebut biasanya terjadi karena performa alat yang tidak maksimal sewaktu proses leaching.. Pada saat percobaan, pelarut (air) terkontaminasi oleh kotoran-kotoran dan adanya lumut pada peralatan bagian dalam sehingga mengganggu kinerja peralatan dan proses leaching. Penyimpangan juga dapat terjadi akibat kurang telitinya dalam pembacaan suhu dan pengaturan tekanan (human eror) sehingga menyebabkan steam dan panas yang dihasilkan fluktuatif setiap waktunya saat pengambilan sempel dan pengukuran laju alir steam. Untuk mengatasi hal tersebut maka diperlukan perawatan secara berkala pada ekstraktor-leaching dengan cara memebersihkan bagian – bagian yang dipenuhi lumut/kotoran, pada sistem perpiaan, dan uni utilitas.
- 18. BAB VII KESIMPULAN DANSARAN 6.1 Kesimpulan 1) Dengan kondisi operasi tekanan 2-2,1 bar maka dapat diperoleh efisiensi penurunan kekeruhan ekstrak pada proses leaching teh yaitu sebesar 94, 85 %. 2) Kalor yang dibutuhkan pada setiap siklus pada proses leaching (ekstraksi padat-cair) adalah sebagai berikut Run ke1 Q (KJ/h) 88315.6 2 111798.6 3 66823 4 57933.4 5 70048.6 3) Kebersihan dari ekstraktor padat-cair (leaching) dan sistem yang melewatinya merupakan salah satu faktor terpenting dan paling mempengaruhi terhadap kinerja/performa alat selain faktor suhu pelarut, jenis pelarut, luas are kontak, dan ukuran partikel. 6.2 Saran Diperlukan perawatan secara berkala pada ekstraktor padat-cair (leaching) dengan cara membersihkan bagian–bagian yang dipenuhi lumut/kotoran, pada sistem perpiaan, dan uni utilitas.
- 19. DAFTAR PUSTAKA Rahayu, SuparniSetyowati. 2009. ‘Kolom Ekstraksi’ (sumber : http://www.chem-is-try.org/materi_kimia/kimia-industri/teknologi-proses/kolomekstraksi/) Departemen Teknik Kimia ITB. 2012. ‘Modul Ekstraksi Padat Cair’. Panduan Pelaksanaan Laboratorium Instruksional I/I (sumber http://akademik.che.itb.ac.id) Yusuf, Muhammad Firdaus. 2012. ‘Leaching’. (sumber: http:// muhammadyusuffirdaus.wordpress.com)