ekstraksi - nuristianah.lecture.ub.ac.id prinsip kerja: menggunakan solubilitas komponen...
Post on 29-May-2018
486 Views
Preview:
TRANSCRIPT
EKSTRAKSI
Nur Istianah,ST,MT,M.Eng
27/03/2017
1
* Dioperasikan pada suhu rendah
* Terjadi perpindahan soluble
component antar liquid berbeda
* Membutuhkan 2 fase: immiscible
atau partially miscible liquids,
* Prinsip kerja: menggunakan affinity
components yang berbeda
* Menggunakan liquid untuk
mengekstrak komponen dari solid
* Terjadi transfer soluble component
dari solid ke liquid,
* Membutuhkan 2 fase: solid & liquid
* Prinsip kerja: menggunakan
solubilitas komponen
liquid-liquid
extraction
solid-liquid
extraction
Ekstraksi adalah metode pemisahan suatu komponen dari
satu zat menggunakan zat lain, serta melibatkan
dua fasa berbeda
Supercritical fluid
extraction 27/03/2017
FAKTOR-FAKTOR YANG
MEMPENGARUHI EKSTRAKSI
Efesiensi ekstraksi dipengaruhi oleh:
Suhu ekstraksi
Luas permukaan interfase
Viskositas pelarut
Perbedaan konsentrasi
Koefisien transfer massa
Laju ekstraksi pelarut
2
Single-Stage Batch Extraction
Partikel padat dikontakkan
dengan pelarut murni (1x) hingga
mencapai kesetimbangan
Partikel padat
dikeringkan
dari pelarut
Multistage Cross-flow Extraction
Pelarut dilkontakkan berkali-kali, contoh soxhlet extractor
Multistage Countercurrent Extraction
Pelarut tahap 1 berlawanan arah dengan pelarut kedua, dst 27/03/2017
3
Single-Stage
27/03/2017
Multistage Cross-flow
Multistage Countercurrent
27/03/2017
5
Continuous Countercurrent Extractors
27/03/2017
6
Diffus
ion
Solub
illity
Equilibr
ium
Solvent harus berdifusi ke
dalam solid untuk
melarutkan solute.
Berlaku neraca massa
Solubility yang tinggi
mempermudah
ektraksi
Adalah saat tidak ada
perubahan lagi konsentrasi
solute pada solid dan solvent
SOLID-LIQUID EXTRACTION:
LEACHING
27/03/2017
METODE EKSTRAKSI
Pemisahan komponen
dari suatu sistem bahan
dengan menggunakan
gaya mekanis
Ekstraksi biologi
atau bioleaching
merupakan metode
ekstraksi yang
memanfaatkan
mikroorganisme
untuk menarik
komponen atau solut
tertentu dari bahan
yang akan diekstrak
Metode ekstraksi
dengan
menambahkan
pelarut untuk
mendapatkan solut
dari suatu bahan
yang diekstrak
Mekanis
Biologi Kimiawi
Besar
tekanan Waktu Tahanan
PENGEMPAAN
Prinsipnya adalah mengeluarkan cairan sel dari
dinding sel bahan padat, sehingga mendorong cairan
terpisah dan keluar dari sistem sistem padat-cair.
Metode Mekanis
Metode Kimiawi
Maserasi Perkolasi
Refluksi Soxhletasi
M1 M2
M4 M3
Pelarut yang
digunakan dapat
berupa pelarut
organik ataupun
air
Metode Biologi
“memanfaatkan
mikroorganisme”
“mengekstrak
komponen logam
limbah industri
atau elektronik”
“kelompok
Achidophilus dan
Chemolithotrophic.
”
Prinsip
Aplikasi Faktor-faktor
telepon gengam yang telah
menjadi limbah mengandung 28 %
logam yang terdiri dari 10 – 20 %
tembaga, 1 – 5 % timah, 1 – 3 %
nickel dan 0,3 – 0,4 % Ag, Pt Au
dan sisanya adalah glass dan
keramik
Suhu, ukuran bahan, Konsentrasi
Fe2+, nilai pH dan jumlah
mikroorganisme
Pemanfaatan Bakteri
Kesetimbangan Massa
Kondisi saat tidak ada perubahan lagi konsentrasi solute
pada solid dan solvent
Massa masuk
Solut vs Pelarut
Difusi
Massa keluar
Tahapan efesiensi
Ukuran partikel
7
Proses single-stage leaching dijalankan untuk mengekstrak minyak dari
100 kg kedelai dengan kandungan minyak 20 wt % menggunakan 100 kg
hexane sebagai pelarut/solven. Tentukan nilai Y jika tidak ada kehilangan
insoluble solid (1.5 kg insoluble solid / kg solution retained) selama proses
leaching. Hitung pula komposisi V1 dan L1.
Contoh soal
X1 =
Y1,V = 0
V1 = 100+100-133,3 =66,7 kg
L1 = 80+53.3=133,3 kg
X1 =
#Y1,L = 1.5
Soln.=80/1.5 = 53.3 kg
X2 = 0/100 = 0
Y2 = 0/100 = 0
V2 = 100 kg
L0 = 100 kg
X0 = 20/20 = 1
Y0 = 80/20 = 4
Solution:
Total =
solute+solvent+solid
=soln. +solid
27/03/2017
8
Contoh soal
X1 = 0.167 ->#minyak = 11.14
Y1,V = 0 ->#solven = 55,56
L1 = 133,3 kg
Y1,L = 1.5
Soln.=80/1.5 = 53.3 kg
X2 = 0/100 = 0
Y2 = 0/100 = 0
V2 = 100 kg
L0 = 100 kg
X0 = 20/20 = 1
Y0 = 80/20 = 4
#Neraca massa overall: V1 = V2 + L0 – L1
#Neraca massa minyak: X1x66,7 = 0 + 20 – X1x53.3
120 X1 = 20 X1 = 0,167
Minyak di V1 = 0.167x66,7 =11.14 kg
In equilibrium,
nilai X sama
V1 = 100+100-133,3 =66,7 kg
X1 = 0.167->#minyak = 8.9
#solven = 53.3-8.9=44.43
27/03/2017
9
Jumlah stage yang diperlukan dapat ditentukan berdasarkan
neraca massa untuk mencapai kesetimbangan (equilibrium)
dan menggunakan kurva underflow
Multistage
27/03/2017
1
0
Contoh soal
Table 14.1 menunjukkan jumlah solvent (S) yang merupakan fungsi dari
konsentrasi minyak, sehingga dapat dihitung nilai Y=1/S.
(a) Gambarlah kurva underflow
(b) Jika perbandingan solven : kedelai = 0.5 : 1 digunakan dalam
ekstraksi, dan biji kedelai mengandung 18% minyak, tentukan jumlah
stages ektraksi jika komposisi akhir minyak pada raffinat menjadi 0.01
kg/kg solid
Table 14.1
27/03/2017
(a). Kurva
underflow
Persamaan kurva
(add tredline)
27/03/2017
1
2
Basis: 1 kg kedelai basah
Massa kedelai kering(solid) = 1-0.18 = 0.82 kg
#Komposisi akhir raffinat (Ln)
Massa minyak = 0.01x0.82 = 0.0082 kg
Larutan (tabel) = 0.5x0.82 = 0.41 kg
Solvent = 1/(1.0082) x 0.41 = 0.407
Massa Ln = 0.82+0.41+0.0082=1.23 kg
X = solute / (solute+solvent)
X = 0.0082/0.41 = 0.02
Y = solid/ (solute+solvent)
Y = 1/0.05 = 2
Neraca massa
overall
Ln
Vn+1 Vn
Ln-1
3
1
2
27/03/2017
#Komposisi akhir Ekstrak (Vn)
Massa minyak = 0.18 – 0.0082 = 0.1718 kg
Ekstrak = 1+0.5 – 1.23 =0.27 kg (OMB), solvent = 0.27-0.1718 =0.09
X = 0.1718 / 2.7 = 0.636
Y = 0
1
3
Neraca massa per-
stage
X = 0.18 / 0.18
=1
Y = 0.82/0.18
= 4.556
3
In equilibrium,
nilai X sama
3
#Komposisi L1
>Nilai Y dicari dari persamaan grafik:
Y=-0.5775 X+2.036 Y =1.642
Minyak = 0.636x0.82/1.642 =0.3276 kg
Total L1 = 0.82+0.82/1.642 = 1.3194 kg
4
#Komposisi V2
Minyak = 0.3276 + 0.1718 – 0.18
= 0.3194 kg (OMB)
X=0.3194/0.5894=0.5419 5
27/03/2017
1
4
1
4
5
6 Tarik garis lurus
dari L1 ke V2
Kurva underflow
7
Tarik garis vertikal
dari V2 hingga
memotong kurva
underflow
Ulangi prosedur
6 dan 7 hingga
garis horisontal
(- - -) memotong
garis miring (-)
Jumlah
stage 13
27/03/2017
Letakkan
koordinat X,Y
dari step 4 dan 5
1
5
LIQUID-LIQUID EXTRACTION
Tiga langkah utama dalam ekstraksi liquid-liquid:
Mixing/contacting
-> perlu waktu kontak
Phase separation/settling
-> Terjadi kesetimbangan
Collection of phases
-> ekstrak dan raffinat terpisah
27/03/2017
Aliran raffinat dan ekstrak terpisah berdasarkan perbedaan densitas.
Differential extraction ini juga disebut sebagai non-equilibrium
extraction
1
7
SUPERCRITICAL FLUID
EXTRACTION
Densitas dan solubility solvent (gas) mendekati nilai pada fase
liquidnya, tetapi masih dalam bentuk gas, supercritical
gas liquid
Solvent phase
their density
and solubility
is similar
adalah faktor penentu keberhasilan
ekstraksi ini
Solvent
flow rate
pressur
e
temperatur
e
27/03/2017
1
8
Critical Points of
supercritical Fluids Used in Foods
CO2
ethano
l
31.1°C and
7.39 MPa
243°C and
6.38 MPa
Sering ditambahkan
pada CO2 untuk
mengubah polaritas
H2O
364°C and
22.1 MPa Sering ikut
terlarut dalam
proses ekstraksi
27/03/2017
1
9
Keuntungan
Lebih ramah lingkungan dan aman
Lebih efisien
Peralatan sederhana
karena solubility, diffusivity dan density
meningkat pada tekanan tinggi
27/03/2017
2
0
Aplikasi
Pemurnian
minyak atsiri dan
bahan medis
Pembersihan
karang/fouling
pada alat-alat
industri
Food and
beverage
( kopi dan beer)
27/03/2017
Applications in bioprocessing
1. Purification of antibiotics
2. Purification of alkaloids
3. Protein purification using aqueous two-phase systems
4. Purification of peptides and small proteins
5. Purification of lipids
6. Purification of DNA
27/03/2017
2
1
Liquid-SFextraction
Pengembangan dilakukan
dengan menambahkan
membran antara feed dan
solvent, disebut
porocritical fluid extraction
Solid-SF extraction
27/03/2017
2
4 27/03/2017
Buatlah diagram alir proses single stage extraction pada daging
(64% air, 20% lemak, 16% nonextractable solids) dan isopropyl
alcohol dengan perbandingan 1 : 5 ratio. Isopropyl alcohol larut
dalam air, campuran keduanya disebut sbagai solven total.
Asumsikan lemak larut dalam solven campuran. Setelah mencapai
kesetimbangan, komposisi rafinat adalah 10% dari total lemak dan
solven. Tentukan kandungan lemak pada ekstrak dan solvent-free
solids.
Latihan soal
2
5
Ground roasted coffee contains 5% soluble solids, 3% water, and 92%
inert insoluble solids. In order to obtain an extract with high soluble solids
content without having to concentrate it for spray drying, a counter-current
extraction process is to be used to prepare this extract.
It is desired that the final extract contain 0.1 kg solubles/kg water and that
the spent coffee grounds should have solubles not to exceed 0.005 kg/kg
dry inert solids.
(a) Determine the water to coffee ratio to be used in the extraction.
(b) The coffee grounds carry 1 kg water/kg of solubles-free inert solids, and
this quantity is constant with solute concentration in the extract. Calculate
the number of extraction stages needed for this process.
Latihan soal
27/03/2017
THANKS FOR YOUR ATTENTION
The best person is one give something useful always
27/03/2017
top related