EKSTRAKSI. Nur Istianah,ST,MT,M.Eng

Transkripsi

1 EKSTRAKSI Nur Istianah,ST,MT,M.Eng

2 Ekstraksi adalah metode pemisahan suatu komponen dari satu zat menggunakan zat lain, serta melibatkan dua fasa berbeda liquid-liquid extraction solid-liquid extraction * 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 Supercritical fluid extraction 1

3 FAKTOR-FAKTOR YANG MEMPENGARUHI EKSTRAKSI Efesiensi ekstraksi dipengaruhi oleh: Suhu ekstraksi Luas permukaan interfase Viskositas pelarut Perbedaan konsentrasi Koefisien transfer massa Laju ekstraksi pelarut

4 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 2

5 Single-Stage 3

6 Multistage Cross-flow Multistage Countercurrent

7 Continuous Countercurrent Extractors 5

8 SOLID-LIQUID EXTRACTION: LEACHING Diffus ion Solvent harus berdifusi ke dalam solid untuk melarutkan solute. Berlaku neraca massa Solub illity Equilibr ium Solubility yang tinggi mempermudah ektraksi Adalah saat tidak ada perubahan lagi konsentrasi solute pada solid dan solvent 6

9 METODE EKSTRAKSI Pemisahan komponen dari suatu sistem bahan dengan menggunakan gaya mekanis Mekanis Ekstraksi biologi atau bioleaching merupakan metode ekstraksi yang memanfaatkan mikroorganisme untuk menarik komponen atau solut tertentu dari bahan yang akan diekstrak Biologi Kimiawi Metode ekstraksi dengan menambahkan pelarut untuk mendapatkan solut dari suatu bahan yang diekstrak

10 Metode Mekanis PENGEMPAAN Besar tekanan Waktu Tahanan Prinsipnya adalah mengeluarkan cairan sel dari dinding sel bahan padat, sehingga mendorong cairan terpisah dan keluar dari sistem sistem padat-cair.

11 Metode Kimiawi Maserasi M1 M4 Perkolasi M2 M3 Pelarut yang digunakan dapat berupa pelarut organik ataupun air Refluksi Soxhletasi

12 Metode Biologi memanfaatkan mikroorganisme Prinsip mengekstrak komponen logam limbah industri atau elektronik Pemanfaatan kelompok Achidophilus dan Chemolithotrophic. Bakteri Faktor-faktor Aplikasi Suhu, ukuran bahan, Konsentrasi Fe 2+, nilai ph dan jumlah mikroorganisme telepon gengam yang telah menjadi limbah mengandung 28 % logam yang terdiri dari % tembaga, 1 5 % timah, 1 3 % nickel dan 0,3 0,4 % Ag, Pt Au dan sisanya adalah glass dan keramik

13 Kesetimbangan Massa Massa masuk Solut vs Pelarut Difusi Massa keluar Tahapan efesiensi Ukuran partikel Kondisi saat tidak ada perubahan lagi konsentrasi solute pada solid dan solvent

14 Contoh soal 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 V 1 dan L 1. Solution: L 1 = =133,3 kg X 1 = #Y 1,L = 1.5 Soln.=80/1.5 = 53.3 kg X 2 = 0/100 = 0 Y 2 = 0/100 = 0 V 2 = 100 kg Total = solute+solvent+solid =soln. +solid X 1 = Y 1,V = 0 V 1 = ,3 =66,7 kg L 0 = 100 kg X 0 = 20/20 = 1 Y 0 = 80/20 = 4 7

15 Contoh soal In equilibrium, nilai X sama #Neraca massa overall: V 1 = V 2 + L 0 L 1 #Neraca massa minyak: X 1 x66,7 = X 1 x X1 = 20 X 1 = 0,167 Minyak di V 1 = 0.167x66,7 =11.14 kg X 2 = 0/100 = 0 Y 2 = 0/100 = 0 V 2 = 100 kg X 1 = >#minyak = Y 1,V = 0 ->#solven = 55,56 V 1 = ,3 =66,7 kg L 1 = 133,3 kg Y 1,L = 1.5 Soln.=80/1.5 = 53.3 kg X 1 = >#minyak = 8.9 #solven = =44.43 L 0 = 100 kg X 0 = 20/20 = 1 Y 0 = 80/20 = 4 8

16 Multistage Jumlah stage yang diperlukan dapat ditentukan berdasarkan neraca massa untuk mencapai kesetimbangan (equilibrium) dan menggunakan kurva underflow 9

17 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

18 (a). Kurva underflow Persamaan kurva (add tredline)

19 Basis: 1 kg kedelai basah Massa kedelai kering(solid) = = 0.82 kg #Komposisi akhir raffinat (Ln) Massa minyak = 0.01x0.82 = kg Larutan (tabel) = 0.5x0.82 = 0.41 kg Solvent = 1/(1.0082) x 0.41 = Massa Ln = =1.23 kg X = solute / (solute+solvent) X = /0.41 = 0.02 Y = solid/ (solute+solvent) Y = 1/0.05 = 2 #Komposisi akhir Ekstrak (Vn) Massa minyak = = kg V n+1 Ekstrak = =0.27 kg (OMB), solvent = =0.09 X = / 2.7 = Y = 0 Ln 1 Neraca massa overall 2 Vn L n

20 #Komposisi V2 Minyak = = kg (OMB) 5 X=0.3194/0.5894= Neraca massa perstage 3 In equilibrium, nilai X sama 3 #Komposisi L1 4 >Nilai Y dicari dari persamaan grafik: Y= X Y =1.642 Minyak = 0.636x0.82/1.642 = kg Total L1 = /1.642 = kg X = 0.18 / 0.18 =1 Y = 0.82/0.18 =

21 1 Kurva underflow 4 Jumlah stage 13 7 Tarik garis vertikal dari V 2 hingga memotong kurva underflow 6 Tarik garis lurus dari L 1 ke V 2 Ulangi prosedur 6 dan 7 hingga garis horisontal (- - -) memotong garis miring (-) 5 Letakkan koordinat X,Y dari step 4 dan 5 1 4

22 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 1 5

23 Aliran raffinat dan ekstrak terpisah berdasarkan perbedaan densitas. Differential extraction ini juga disebut sebagai non-equilibrium extraction

24 SUPERCRITICAL FLUID EXTRACTION Densitas dan solubility solvent (gas) mendekati nilai pada fase liquidnya, tetapi masih dalam bentuk gas, supercritical their density and solubility is similar Solvent flow rate gas liquid temperatur e pressur e Solvent phase adalah faktor penentu keberhasilan ekstraksi ini 1 7

25 Critical Points of supercritical Fluids Used in Foods CO C and 7.39 MPa Sering ikut terlarut dalam proses ekstraksi ethano l 243 C and 6.38 MPa H 2 O Sering ditambahkan pada CO2 untuk mengubah polaritas 364 C and 22.1 MPa 1 8

26 Keuntungan Lebih ramah lingkungan dan aman Lebih efisien karena solubility, diffusivity dan density meningkat pada tekanan tinggi Peralatan sederhana 1 9

27 Aplikasi Pemurnian minyak atsiri dan bahan medis Pembersihan karang/fouling pada alat-alat industri Food and beverage ( kopi dan beer) 2 0

28 Applications in bioprocessing 1. Purification of antibiotics 3. Protein purification using aqueous twophase systems 5. Purification of lipids 2. Purification of alkaloids 4. Purification of peptides and small proteins 6. Purification of DNA

29 Liquid-SFextraction Pengembangan dilakukan dengan menambahkan membran antara feed dan solvent, disebut porocritical fluid extraction Solid-SF extraction 2 1

30 Latihan soal 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. 2 4

31 Latihan soal 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 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. 2 5

32 THANKS FOR YOUR ATTENTION The best person is one give something useful always