I.
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
II.
Dasar Teori
1.1. Pengertian dan 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. Faktor-faktor penting dalam proses leaching adalah temperatur, ukuran partikel, pengadukan dan pelarut.
1.2. 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
1.3. 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. 2.
Operasi merupakan
dengan
sistem
bertahap
tunggal.
Metode
ini
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.
III.
Alat dan Bahan
No.
Nama Alat
Nama Bahan
Kapasitas/Jumlah
1
Alat Leaching
1 buah
2
Ember
2 buah
3
Gelas Kimia
100 mL/10 buah
4
Termometer
1 buah
5
Daun Teh
440 gram
6
Etanol 96%
20 Liter
7
Tabung Reaksi
1 buah
8
Stopwatch
1 buah
IV.
Prosedur Kerja
Masukkan etanol 96% kedalam labu bulat melalui wadah umpan
Timbang daun teh sebanyak 440 gram kemudian gulung dengan kain saring
Masukkan daun teh yang telah digulung kain saring kedalam wadah umpan
Buka katup steam dan atur sampai tekanan sekitar 1,4 bar
Ambil sampel di ekstrak dan rafinat sebagai sampel awal
Atur sifone dengan kemiringan antara 30900
Lakukan operasi selama satu tahap kemudian ambil sampel di ekstrak dan rafinat
lakukan pengambilan sempel pada tahap berikutnya
V.
Data Pengamatan
Komponen peralatan Dokumentasi
Keterangan
Satu set perlengkapan ekstraksi padat-cair (leaching)
Basket atau wadah umpan sebagai tempat proses leaching berlangsung yaitu kontak antara umpan dengan pelarut
Labu bulat sebagai penampung pelarut sebelum dikontakan dengan umpan
Packing column berfungsi untuk meningkatkan kemurnian pelarut
Sistem pengendalian tekanan pada proses leaching
Sampel Ekstraksi Dokumentasi
Keterangan
Sampel ekstraksi di ambil di bagian bahwah wadah umpan, setelah satu tahap sampel langsung berwarna coklat pekat yang menunjukkan bahwa masih terdapat banyak
Setelah tahap kedua sampel masih berwarna coklat namun sudah berkurang kepekatannya.
Pada tahap ketiga, sampel semakin bening yang menunjukkan bahwa solut dalam teh sudah sedikit.
Sampel Rafinat Dokumentasi
Keterangan Pelarut yang digunakan adalah etanol 96% yang dimasukkan kedalam labu bulat melalui wadah umpan sebanyak 20 liter. Diambil sampel awal di bagian bawah (rafinat), larutan berupa etanol murni 96% karena belum terjadi proses perpindahan massa.
Setelah proses perpindahan masssa selama satu tahap, larutan berubah mejadi coklat yang menandakan bahwa sebagian solut dalam daun teh telah berpindah kedalam larutan etanol.
Setelah proses berlangsung selama 2 tahap, larutan semakin pekat berwarna coklat kehitaman yang menandakan bahwa solut dalam pelarut konsentrasinya semakin pekat.
VI.
Pembahasan
Praktikum kali ini adalah Ekstraksi padat-cair (leaching) pada daun Teh hijau kering. Pada dasarnya leaching ini dilakukan untuk mengambil ekstrak teh (sebagai solut) yang terkandung di dalam teh hijau dengan menggunakan pelarut (slovent) berupa etanol 96%. Proses leaching sendiri terjadi pada basket (wadah) ekstraktor. Leaching merupakan proses pemisahan zat padat yang dapat melarut (solut) dari campurannya dengan zat padat lain yang tidak dapat larut atau inert dengan cara suatu zat pelarut. pelarut akan melarutkan sebagia n bahan padatan sehingga bahan terlarut yang diinginkan diperoleh setelah itu dilakukan proses pemisahan larutan yang terbentuk dari padatan sisa. 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. Bahan yang diinginkan akan larut sampai titik tertentu dan keluar dari ekstraktor pada aliran atas, sementara padatan keluar pada aliran bawah. 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 pada percobaan di jaga sekitar 1,4 bar. 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. 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 (turbidity). Untuk mengamati operasi leaching ini dilakukan pengambilan sampel setiap satu kali siklus/tahap ekstraksi. Pengambilan sempel dilakukan pada ekstrak (di wadah umpan) dan rafinat (dilabu bulat/penampng). Setelah itu dibandingkan kepekatannya. Pada sampel ekstraksi, sampel awal berwarna sangat pekat dan selanjutnya semakin memudar/bening setiap tahap operasi ekstraksi. Sampel pertama sangat
pekat menunjukkan bahwa teh masih mengandung banyak solut sehingga pelarut melarutkan banyak solut (menjadi pekat). Namun semakin lama sampel ekstraksi menjadi bening karena solut yang terkandung smakin sedikit karena telah berpindah ke pelarut dan terpisah kedalam labu bulat sebagai penampung. Sebaliknya pada sampel rafinat semakin lama menjadi semakin pekat karena solut dari teh telah berpindah dan tertampung di labu bulat. Hal ini menunjukkan bahwa telah terjadi perpindahan solut dari padatan daun teh ke dalam pelarut. Setelah sekian tahap berlangsung warna menjadi konstan karena solut dalam dauteh tidak dapat lagi terambil oleh etanol (pelarut).
VII.
Kesimpulan
1. Leaching merupakan proses pemisahan zat padat yang dapat melarut (solut) dari campurannya dengan zat padat lain yang tidak dapat larut atau inert dengan cara suatu zat pelarut 2. Faktor-faktor penting dalam proses leaching adalah temperatur, ukuran partikel, pengadukan dan pelarut. 3. Pada sampel ekstraksi, sampel awal berwarna sangat pekat dan selanjutnya semakin memudar/bening setiap tahap operasi ekstraksi. Sampel pertama sangat pekat menunjukkan bahwa teh masih mengandung banyak solut sehingga pelarut melarutkan banyak solut (menjadi pekat). Namun semakin lama sampel ekstraksi menjadi bening karena solut yang terkandung smakin sedikit karena telah berpindah ke pelarut dan terpisah kedalam labu bulat sebagai penampung. 4. Sebaliknya pada sampel rafinat semakin lama menjadi semakin pekat karena solut dari teh telah berpindah dan tertampung di labu bulat. Hal ini menunjukkan bahwa telah terjadi perpindahan solut dari padatan daun teh ke dalam pelarut. Setelah sekian tahap berlangsung warna menjadi konstan karena solut dalam dauteh tidak dapat lagi terambil oleh etanol (pelarut).
DAFTAR PUSTAKA
Rahayu, Suparni Setyowati. 2009. ‘Kolom Ekstr aksi’ (sumber : http://www.chem-istry.org/materi_kimia/kimia-industri/teknologi-proses/kolom- ekstraksi/) 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)
LABORATORIUM PILOT PLANT SEMESTER GANJIL TAHUN AJARAN 2014 / 2015
MODUL PEMBIMBING
: Ekstraksi Padat-Cair (Leaching) : Dr. Ir. Ahmad Rifandi, MSc., Cert IV
Tanggal Praktikum
:
Tanggal Pengumupulan
:
(Laporan)
oleh : Kelompok 1
Abdussalam Topandi
121424001
Achmad Faisal
121424002
Ade Julistian
121424003
Adi Bayu Saputra
121424004
Adi Kusmayadi
121424005 Kelas 2A-TKPB
PROGRAM STUDI D4 TEKNIK KIMIA PRODUKSI BERSIH JURUSAN TEKNIK KIMIA POLITEKNIK NEGERI BANDUNG 2014
