SEPARATION EQUIPMENT

Transkripsi

1 Laporan Praktikum Hari/Tanggal : Rabu/ 23 Mei 2014 Peralatan Industri Dosen : Prof.Dr.Ono Suparno Golongan : P4 Asisten : 1. Fatkhia F. F M Fachrizal F Giovanni N. F SEPARATION EQUIPMENT Oleh : Nur Azizul Umam Alfin Mahasin Auradelia Febriani P (F ) (F ) (F ) DEPARTEMEN TEKNOLOGI INDUSTRI PERTANIAN FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR

2 PENDAHULUAN Latar Belakang Dalam suatu proses produksi pada pengolahan hasil pertanian, dibutuhkan banyak tahap operasi yang dilakukan. Salah satunya adalah pada operasi pemisahan komponen-komponen tertentu, sehingga diperoleh produk yang diinginkan. Pemisahan komponen yang dilakukan yaitu merubah komponen suatu campuran menjadi fraksi-fraksinya dapat dilakukan dari berbagai jenis campuran, yaitu padatan-cairan, padatan-padatan maupun cairan-cairan. Fraksi dari suatu campuran dapat berbeda satu dan yang lainnya dalam ukuran partikel, fasa ataupun komposisi kimianya. Pemisahan bahan dalam suatu proses industri pengolahan bahan merupakan metode yang umum digunakan. Pemisahan bahan ini dimanfaatkan untuk memperoleh bahan dengan fraksi atau bentuk dan ukuran yang diinginkan. Adapun metode umum pemisahan bahan yaitu pemisahan dengan cara mekanis dan pemisahan bahan dengan cara kontak keseimbangan bahan atau diffusional. Perbedaan keduanya adalah pada ada tidaknya perubahan fasa bahan setelah dipisahkan. Pemisahan dengan metode mekanis merupakan pemisahan bahan dengan tetap mempertahankan fasa bahan atau tidak mengalami perubahan fasa bahan,sedangkan pemisahan bahan dengan kontak keseimbangan bahan dapat mengubah fasa bahan yang dipisahkan dari fasa awalnya. Pemisahan mekanis ini dapat berupa pengendapan, filtrasi, ekstraksi, pengayakan dan sentrifugasi. Sedangkan metode pemisahan bahan dengan kontak keseimbangan bahan meliputi penguapan, distilasi, adsorbsi, koagulasi, dan kristalisasi. Metode ini banyak diterapkan dalam industri khususnya industri pengolahan hasil pertanian untuk memproduksi produk tertentu. Pada praktikum ini juga akan dibahas contoh alat terkait pemisahan bahan yaitu vibrating screen dan settling tank. Diperlukan pengetahuan akan komponen dan prinsip-prinsip kerja alat tersebut serta perlu dipahami pengetahuan dasar penggunaannya dalam industri, sehingga penggunaanya dalam industri dapat disesuaikan dengan kebutuhan pemisahan bahan. Tujan Praktikum Praktikum ini bertujuan untuk mengetahui jenis-jenis peralatan mesin pemisahan komponen bahan yang dipakai dalam industry, mengetahui dan memahami pengoperasian peralatan pemisahan bahan dan mengetahui prinsip kerja, fungsi serta spesifikasi peralatan pemisahan bahan hasil pertanian. 2

3 HASIL DAN PEMBAHASAN Hasil [Terlampir] Pembahasan Pemisahan bahan atau separation merupakan metode yang umum digunakan untuk memperoleh bahan dengan ukuran atau fasa yang diinginkan dalam proses industri. Prose pemisahan atau separation dapat dilakukan dengan memanfaatkan beberapa gaya yaitu gaya gravitasi, gaya sentrifugal, dan gaya kinetik yang timbul dari aliran (Idrial 1997). Pemisahan bahan dapat terbagi menjadi dua yaitu pemisahan bahan secara mekanis dan pemisahan dengan kontak keseimbangan bahan. Pengelompokan ini berdasarkan pada ada tidaknya perubahan fasa bahan yang diproses selama pemisahan. Pada pemisahan mekanis fasa bahan tidak mengalami perubahan sedangkan pemisahan dengan kontak keseimbangan bahan, bahan mengalami perubahan fasa. Pemisahan dengan perubahan fasa disebut juga metode operasi difusional. (Wiraatmadja 1991). Pada proses pemisahan mekanis dapat berupa pengendapan, filtrasi, ekstraksi, pengayakan dan sentrifugasi. Filtrasi adalah metode untuk memisahankan zat padat dari cairannya dengan menggunakan alat berpori (penyaring). Prinsip dari pemisahan ini adalah dengan perbedaan ukuran partikel antara pelarut dan zat terlarutnya. Penyaring (filter) akan menumpuk zat dengan ukuran yang lebih besar dari pori saringan, ssehingga hanya zat dengan ukuran lebih kecil dari pori saringan akan turun ke bawah. Proses ini dilakukan dengan bahan yang berbentuk larutan cair. Hasil penyaringan disebut filtrate dan zat yang tertahan disebut residu. Aplikasi industry dari proses filtrasi adalah untuk membersihkan sirup dari kotoran yang ada pada gula. Contoh alat filtrasi adalah filter press (Rahayu, 2009). Pengendapan merupakan metode pemisahan dua bahan bahan cair yang tidak dapat menjadi homogen, atau dapat berupa bahan cair dan bahan padat. Pemisahan dilakukan dengan perlakuan bahan pada keadaan keseimbangan di bawah pengaruh gaya gravitasi, sehingga bahan yang memiliki massa lebih tinggi akan jatuh terlebih dahulu dibandingkan dengan bahan yang memiliki massa lebih rendah. Metode selanjutnya adalah dengan ekstraksi merupakan metode pemisahan dengan melarutkan bahan campuran dengan pelarut yang sesuai. Dasarnya adalah dengan prinsip kelarutan bahan dalam pelarut tertentu (Rahayu 2008). Ekstraksi merupakan pemisahan zat dengan larutan yang berdasarkan kepolaran dan massa jenisnya. Salah satu aplikasi ekstrasi dalam industri adalah pemisahan senyawa organic dan pelarutan air dan minyak, ataupun pada proses pengambilan minyak atsiri. Jenis pemisahan mekanis selanjutnya adalah pengayakan. Pengayakan adalah metode pemisahan bahan berdasarkan ukuran dengan menggunakan gaya gravitasi dan getaran. Ayakan dapat berbahan logam, pelat logam berlubang, dan sebagainya. Ukuran lubang ayakan ini berkisar antara mesh. Salah satu aplikasi pengayakan adalah pemisahan bahan padat, seperti tepung dan gula. Pada 3

4 praktikum dilakukan pemisahan bahan tepung dengan menggunakan vibrating screen. Penggunaan ukuran dari pengayak ini digunakan berdasarkan ukuran bahan yang akan diproses (Idrial 1997). Komponen pada alat vibrating screen antara lain ialah screen yang berfungsi sebagai saringan yang pada alat ini dibuat tersusun bertingkat atau hanya terdiri atas satu saringan. Selain itu terdapat saluran oversize discharge yakni saluran tempat keluarnya partikel yang tidak tersaring oleh screen. Sedangkan saluran undersize discharge merupakan saluran tempat keluarnya partikel yang lolos atau tersaring oleh screen. Motion generator merupakan komponen yang menghasilkan getaran (sumber getar), lalu terdapat force wheel yang berfungsi untuk meneruskan getaran dari motion generator. Alat selanjutnya adalah settling tank, yaitu alat untuk mengendapkan partikel pada suatu larutan. Zat yang diendapkan bisa merupakan zat yang tidak diperlukan seperti kotoran, atau dapat merupakan zat yang ingin diambil seperti pati. Prinsip kerja settling tank adalah penggunaan gaya gravitasi untuk memisahkan partikel endapan dengan larutan. Terdapat dua jenis settling tank yakni Continous Settling Tank (CST) dan Cylindrical Continous Settling Tank (CyST). CST adalah jenis settling tank dengan bak bersambung, dan CyST merupakan jenis settling tank berbentuk silindris. Komponen pada alat settling tank antara lain adalah, yang ditunjuk nomor satu adalah saluran masuknya bahan yang hendak di separasi. Lalu komponen yang ditunjuk oleh nomor dua adalah klep yang berfungsi mengatur laju masuknya bahan ke tank. Bagian yang ditunjuk oleh nomor tiga adalah saluran keluarnya larutan yang sudah terpisah dari endapan. Terdapat beberapa faktor yang mempengaruhi kecepatan pengendapan bahan pada settling tank. Volume tank dapat mempengaruhi kecepatan proses pengendapan suatu bahan didalam settling tank, semakin luas permukaan tank maka partikel-partikel endapan akan semakin bebas dari larutannya, sehingga proses pengendapan lebih cepat. Tinggi dari tank tidak mempengaruhi kecepatan pengendapan dikarenakan tinggi tank tidak mempengaruhi kerapatan partikelpartikel bahan untuk mengendap. Faktor lain yang mempengaruhi kecepatan pengendapan adalah temperature, kelarutan semakin meningkat dengan kenaikan suhu, sehingga dengan meningkatnya suhu maka pembentukan endapan akan berkurang karena endapan semakin larut. Perbedaan kelarutan suatu zat dalam pelarut organic dapat digunakan untuk memisahkan campuran antara dua zat. Setiap pelarut memiliki kapasitas yang berbeda dalam melarutkan suatu zat, begitu juga dengan zat yang berbeda memiliki kelarutan yang berbeda pada pelarut tertentu. Selain itu kelarutan endapan akan berkurang jika larutan yang mengandung ion sejenis. Kelarutan suatu garam juga bergantung pada konsentrasi dari zat-zat yang dapat membentuk kompleks dengan kation garam. Pembentukan ion kompleks akan mengurangi konsentrasi ion logam bebasnya dalam larutan, sehingga endapan dari logam akan melarut kembali untuk menggantikan kation yang hilang sampai garam tersebut terlepas. Penggunaan alat ini selainuntuk mengendapan pati singkong juga banyak untuk proses pengendapan limbah. Selain itu, digunakan juga untuk memisahkan padatan atau minyak dari cairan lain pada pengolahan makanan dari sayuran dan proses pengendapan pada produksi anggur sebelum fermentasi. 4

5 Selain kedua alat tadi, terdapat pula beberapa alat lain yang digunakan khusus untuk pemisahan bahan fluida cair. Alat tersebut contohnya adalah water dilution tank yang berfungsi untuk mengencerkan Crude Oil hasil pressan, sehingga lebih mudah mengalir dan juga akan mempermudah proses pemisahan antara minyak dengan sludge di Continous Settling Tank (CST). Terdapat dua buah Water Dilution yaitu yang menggunakan air panas (Hot Water Dilution) dan air kondensat. Water dilution tank dilengkapi dengan steam coil yang berfungsi untuk menaikkan temperatur air dilution hingga mencapai o C. Volume air dilution diatur disesuaikan dengan kapasitas olah, biasanya berkisar antara 25-35% dari TBS olah. Selain itu, continous settling tank (CST) berfungsi untuk memisahkan crude oil dengan sludge, berdasarkan prinsip perbedaan berat jenis. Keberhasilan kerja SCT sangat tergantung pada keberhasilan stasiun sebelumnya. Oil purifier berfungsi untuk memurnikan minyak dengan mengurangi kadar kotoran di dalamnya. Oil purifier bekerja berdasarkan gaya sentrifugal, sehingga dapat dipisahkan fraksi dengan berat jenis yang ringan dengan fraksi yang berberat jenis lebih tinggi. Strorage tank dan despatch berfungsi sebagai alat ukur dan menimbun CPO, menjaga mutu serta meneruskannya ke alat transport pembeli. Selain itu storage tank juga berfungsi untuk melakukan pemisahan minyak sesuai dengan mutu produksi. Despatch pump berfungsi untuk memompakan minyak ke mobil pengangkutan CPO. Despatch Pump dibuat di sekitar storage tank, dengan pipa discharge-nya berada di atas jembatan pengisian minyak. Selain itu juga digunakan untuk melakukan blending minyak, sehingga didapatkan kualitas minyak yang sesuai dengan standar. Sludge Separator berfungsi memisahkan minyak dari sludge secara mekanis, memanfaatkan prinsip kerja sentrifugal dan perbedaan berat jenis antara minyak dengan sludge. Deoling Tank berfungsi mengambil minyak dari sludge tahap terakhir (Anonim, 2009). Sentrifugasi adalah proses pemisahan komponen yang terdiri dari bahan cair yang tidak saling melarutkan dengan memanfaatkan gaya sentrifugal. Prinsip dari pemisahan jenis ini adalah dengan memutar objek secara horizontal pada jarak tertentu. Dengan menggunakan metode sentrifugasi, proses pengendapan atau pemisahan bahan dapat lebih cepat dan optimum dilakukan jika dibanding teknik biasa. Pada aplikasi industri, metode ini digunakan dalam proses pembuatan minyak kelapa. Santan yang merupakan campuran air dan minyak dapat di disentrifugasi dengan kecepatan antara rpm sehingga terpisah fraksi kaya minyak (krim) dan fraksi miskin minyak (skim). Lalu krim yang diasamkan disentrifugasi lagi untuk memisahkan minyak dan bagian bagian bukan minyak. Metode pemisahan selanjutnya adalah metode pemisahan dengan kontak keseimbangan bahan. Metode ini dapat terbagi menjadi penguapan, distilasi, adsorbsi, koagulasi, kromatografi dan kristalisasi. Penguapan atau evaporasi adalah metode pemisahan yang dilakukan dengan melakukan penguapan terhadap bahan pelarut untuk memperoleh zat terlarut (garam). Hal ini dapat dilakukan dengan prinsip perbedaan titik didih (garam titik didih lebih tinggi sehingga akan tertinggal). Destilasi merupakan salah satu metode pemisahan untuk memperoleh bahan berwujud cair yang telah terkotori oleh zat padat atau bahan yang memiliki titik didih berbeda. Hal ini disebabkan prinsip dari pemisahan bahan ini adalah pada titik didih, sehingga bahan yang dipisahkan dapat dalam bentuk larutan atau cair, tahan terhadap pemanasan, dan perbedaan titik didihnya tidak terlalu dekat. 5

6 Aplikasi metode ini dalam industri adalah dalam penyulingan minyak bumi menjadi fraksi-fraksi seperti bensin, avtur, dan sebagainya. Selain itu dapat digunakan dalam pembuatan minyak kayu putih, pemurnian parfum dari ekstrak tanaman, pemurnian air minum, serta destilasi air laut untuk memperoleh air murni. Adsorpsi merupakan salah satu metode pemisahan untuk membersihkan suatu bahan pengotor dengan penarikan bahan pengadsorpsi secara kuat sehingga bahan pengotor menempel pada permukaan bahan pengadsorpsi dan bahan bersih dari pengotor. Aplikasi dari penggunaan metode ini dalam industri adalah pada proses pemurnian air dari kotoran renik atau mikroorganisme, dan juga dalam proses pemutihan gula dimana gula yang berwarna coklat karena kotoran akan menjadi gula yang berwarna putih. Kristalisasi adalah salah satu metode pemisahan untuk memperoleh zat padat yang terlarut dalam suatu larutan. Prinsip dari metode ini adalah kelarutan bahan dalam pelarut dan perbedaan titik beku. Aplikasi industri pada metode ini adalah dalam pembuatan garam dapur dari air laut dan dalam proses pembuatan kristal gula pasir dari nira tebu (Rahayu, 2008). Koagulasi adalah proses pemisahan campuran yang menyebabkan partikelpartikel kecil bergabung menghasilkan partikel yang mengendap setelah penambahan zat penggumpal (Koagulan). Zat penggumpal yang sering digunakan adalah tawas, kapur, dan aluminium. Contoh prosesnya adalah penggunaan aluminium sulfat untuk mengkoagulasi pengotor dalam air, penggunaan asam fromat pada penggumpalan karet, penggunaan kalsium sulfat hidrat untuk proses pembuatan tahu (Rahayu 2008). Metode lainnya yang dapat digunakan adalah kromatografi. Metode ini merupakan metode pemisahan berdasarkan perbedaan kecepatan perambatan pelarut pada suatu lapisan zat tertentu dengan prinsip daya absorbs oleh bahan penyerap dan volatilitas bahan (daya penguapan). Aplikasi industry dari metode ini adalah kromatografi kertas untuk memisahkan tinta dari kertas (Rahayu, 2008). Percobaan dilakukan dengan melarutkan tepung kedalam air kedalam bejana, sesaat setelah pelarutan dilakukan pengambilan sampel, pengambilan sampel dibedakan menjadi beberapa bagian yaitu bagian atas/permukaan larutan, bagian tengah dan bagian bawah/dasar bejana. Pengambilan sampel pertama dilakukan sesaat setelah pencampuran air dan tepung pada waktu 0 menit, setelah 5 menit pengambilan sampel dilakukan kembali, dan pada begitu pula pada menit ke 10 sampai menit 25 dengan selang 5 menit sekali. Pengambilan sampel secara periodik ditujukan untuk melihat kecepatan pengendapan yang terjadi pada larutan tepung. Dari hasil pengambilan sampel tersebut diketahui bahwa kadar tepung pada kondisi 0 menit menunjukkan bahwa kandungan endapan tepung pada bagian tengah relatif banyak dibandingkan yang lainnya, tetapi pada kondisi 5 menit kandungan endapan tepung pada bagian dan tengah atas berkurang, sedangkan pada bagian bawah relatif terus meningkat. Setelah kondisi 25 menit kandungan endapan tepung pada bagian atas dan tengah semakin sedikit, sedangkan bagian bawah mengandung begitu banyak endapan tepung hal ini disebabkan oleh berat molekul tepung yang lebih berat dari berat molekul air sehingga padatan tepung tesuspensi di dasar bejana. Banyaknya endapan tepung yang terdapat dalam sampel yang diambil, berbanding lurus dengan lamanya waktu pengendapan. Semakin banyak endapan 6

7 tepung yang terkandung dalam campuran, maka waktu yang dibutuhkan untuk pengendapan juga semakin lama. Akan tetapi, dari hasil percobaan hal ini tidak terbukti, karena ketika campuran belum terpisah sempurna, air bagian atas sudah dibuang, sedangkan dalam air yang dibuang tersebut masih terdapat kandungan endapan, sehingga waktu pengendapannya lebih sebentar dibandingkan waktu yang dibutuhkan oleh tepung untuk mengendap secara sempurna. Kasar halusnya filtrat yang dihasilkan dipengaruhi oleh ukuran mesh yang digunakan saat pemisahan. Semakin besar ukuran mesh yang digunakan maka semakin halus filtrat yang dihasilkan. Karena semakin besar ukuran mesh maka semakin banyak pula lubang pori penyaringan dalam satu luasan sehingga semakin kecil lubang penyaringan. Hal ini menyebabkan semakin kecil diameter partikel yang dapat melewatinya. Jika bahan yang digunakan adalah bahan cair maka akan semakin homogen larutan yang dapat melewatinya karena partikel yang kasar tidak dapat melalui lubang pori penyaringan. 7

8 PENUTUP Simpulan Dari praktikum yang dilakukan dapat disimpulkan bahwa pemisahan perlu dilakukan karena bahan yang digunakan atau produk yang dihasilkan dalam suatu industri tidak seragam ukurannya. Pemisahan bertujuan untuk mendapatkan zat-zat/komponen-komponen tertentu dari fraksi-fraksi tersebut, karena fraksi-fraksi dari suatu campuran dapat berbeda satu dengan yang lainnya dalam ukuran partikel, fasa atau komposisi kimia. Vibrating Screen merupakan alat pemisah bahan yang menggunakan getaran yang memusat dan menahan bahan yang diayak. Getaran yang dihasilkan akan memisahkan bahan berdasarkan perbedaan ukuran bahan dengan memisahkan bahan berukuran besar dari bahan yang berukuran kecil dengan klasifikasi padatan basah. Selain padatan basah, pemisahan juga dapat dilakukan secara kering. Untuk melakukan hal tersebut digunakan vibratin screen yang berukuran kecil. Saran Pemisahan bahan merupakan metode yang penting dala industri untuk memperoleh bahan dengan ukuran, atau fraksi yang diinginkan. Oleh karena itu, diperlukan pemahaman mengenai pemisahan ukuran dan juga prinsip-prinsip pemisahan bahan, beserta alat-alat terkait pemisahan bahan. Pada peralatan settling tank lebih diperjelas kegunaannya dan aplikasi di industri seperti apa. DAFTAR PUSTAKA Anonim Modul Clarification Station. [20 Mei 2014]. Idrial Peralatan Pengolah Hasil Pertanian. Skripsi. Fakultas Teknologi Pertanian, IPB. Rahayu, Didah Pemisahan Campuran. [25 Mei 2014] Rahayu, Suparni S Filtrasi. [25 Mei 2014]. 8

9 Wiraatmadja, Sutedja Peralatan Industri. Fakultas Teknologi Pertanan, Institut Pertanian Bogor. 9